الاختلافات والمقارنة بين المكثفات الفائقة وبطاريات الليثيوم

تعريف المكثفات الفائقة

المكثفات الفائقة ، والمعروفة أيضًا باسم مكثفات Farad. مكثف فائق هو نوع جديد من أجهزة تخزين الطاقة الصديقة للبيئة التي تقع بين المكثفات التقليدية والبطاريات القابلة لإعادة الشحن ، بسعة تتراوح من 0.1 إلى> 10000f Farads. مقارنة بالمكثفات التقليدية ، لديها سعة أكبر وطاقة أعلى ونطاق درجة حرارة تشغيل أوسع وعمر طويل للغاية. مقارنة بالبطاريات ، لديها كثافة طاقة أعلى ولا تلوث البيئة. لذلك ، تعد المكثفات الفائقة جهاز تخزين طاقة فعال وعملي وصديق للبيئة. المكثفات Farad لديها سعة أكبر بكثير من المكثفات النموذجية. نظرًا لقدرتها الكبيرة ، فإنها تظهر خصائص مشابهة للبطاريات ، وبالتالي يطلق عليها أحيانًا "بطاريات مكثف". تنتمي مكثفات Farad إلى فئة المكثفات ذات الطبقة المزدوجة وهي أكبر مكثفات ذات سعة مزدوجة الطبقة يتم إنتاجها بكميات كبيرة في العالم. مبدأ التشغيل الأساسي الخاص بهم هو نفسه مثل أي مكثفات أخرى مزدوجة الطبقة ، وذلك باستخدام هيكل ثنائي الطبقة يتكون من أقطاب كهربائية مسامية من الكربون المنشط والكهارل لتحقيق قدرات هائلة.

منذ اختراعها ، تمت مقارنة المكثفات الفائقة باستمرار ببطاريات الليثيوم التقليدية. بسبب مزاياها الكبيرة ، مثل القدرة على الشحن والتفريغ مئات الآلاف من المرات وعمرها الطويل للغاية ، ومن الممكن أن تحل المكثفات الفائقة تدريجيا محل بطاريات الليثيوم التقليدية في المستقبل.

مقارنة مفصلة بين مكثفات Farad وبطاريات الليثيوم التقليدية:

1. مبدأ العمل

تختلف المكثفات الفائقة وبطاريات الليثيوم في آليات تخزين الطاقة الخاصة بها ؛ حيث تخزن المكثفات الفائقة الطاقة من خلال آلية التخزين المزدوجة الطبقات ، في حين تخزن بطاريات الليثيوم الطاقة عبر آليات تخزين المواد الكيميائية.

2. كثافة الطاقة وكثافة الطاقة

من حيث كثافة الطاقة ، يمكن أن تحقق المكثفات الفائقة أكثر من 7 كيلو وات/كجم ، في حين أن بطاريات الليثيوم تصل فقط إلى حوالي 1 كيلو وات/كجم.

من منظور كثافة الطاقة ، تتميز بطاريات الليثيوم التقليدية بنطاق واسع ، من حوالي ، wh/kg إلى ، wh/kg. بالمقارنة ، فإن نطاق كثافة الطاقة من المكثفات الفائقة أصغر بكثير.

3. القدرة الكهربائية المخزنة

تستخدم المكثفات الفائقة Farads (F) كوحدة سعتها ، وتتراوح عمومًا من 1F إلى 10000F.

تستخدم بطاريات الليثيوم التقليدية mAh كوحدة سعتها ، وعادة ما تتراوح من 1 مللي أمبير إلى Ah.

4. وقت الشحن/التفريغ

مكثفات Farad تُشحن/تُفرغ خلال ميلي ثانية إلى ثانية ، بينما تستغرق بطاريات الليثيوم التقليدية من ساعة إلى 10 ساعات للشحن/التفريغ. يمكن شحن المكثفات الفائقة إلى أي جهد ضمن نطاق الجهد المقنن وتفريغها بالكامل ، في حين تعمل البطاريات ضمن نطاق جهد أضيق بكثير بسبب تفاعلها الكيميائي ، مما يهدد بضرر دائم في حالة الإفراط في تفريغها.

5. نطاق درجة حرارة التشغيل

يمكن أن تعمل مكثفات Farad بشكل طبيعي في نطاق درجة حرارة من-40 درجة مئوية إلى 85 درجة مئوية.

تعمل بطاريات الليثيوم التقليدية في نطاق-20 درجة مئوية إلى 60 درجة مئوية. يمكن أن تؤدي درجات الحرارة المنخفضة إلى التلف عند تفريغها بالكامل.

6. طرق الشحن

مكثفات فاراد تشحن عن طريق امتداد الجهد عبر طرفها (على غرار البطاريات).

تتطلب بطاريات الليثيوم التقليدية تنظيم التيار والجهد.

7. علاقة الجهد في العملية

تعمل مكثفات Farad عادة بين على مدار الساعة و من V لكل خلية.

تعمل بطاريات الليثيوم التقليدية بين 8000 V إلى 8000 V لكل خلية.

8. عمر

المكثفات من فاراد لها عمر أطول يزيد عن الدورات ، وبطاريات الليثيوم التقليدية تدوم أقل من دورات من ، في حين أن الدورة. تتمتع المكثفات الفائقة عمومًا بعمر أطول بكثير من بطاريات الليثيوم ، وغالبًا ما تتجاوز عشر سنوات.

9. التأثير البيئي

لا تلوث المكثفات الفائقة البيئة أثناء الإنتاج أو الاستخدام أو التفكيك ، مما يجعلها مصدرًا مثاليًا للطاقة الصديقة للبيئة. في المقابل ، بطاريات الليثيوم ليست قابلة للتحلل وتشكل تلوثًا بيئيًا شديدًا.

من الاختلافات المذكورة أعلاه والمقارنة بين المكثفات الفائقة وبطاريات الليثيوم التقليدية ، يمكننا أن نرى مزايا المكثفات الفائقة. ليس فقط الآن ، ولكن أيضًا في المستقبل ، لديهم إمكانات هائلة في صناعات مثل السيارات والأدوات الكهربائية.