קבל הוא רכיב המאחסן מטען חשמלי. עקרון אחסון האנרגיה של קבל כללי וקבל אולטרה (EDLC) זהה, שניהם אוגרים מטען בצורת שדה אלקטרוסטטי, אך קבל-על מתאים יותר לשחרור ואחסון מהירים של אנרגיה, במיוחד עבור בקרת אנרגיה מדויקת והתקני עומס מיידי.
בואו נדון בקבלים הקונבנציונליים העיקריים - סופר-קבלים - להלן.
| פריטי השוואה | קבל קונבנציונלי | סופר-קבל |
| סקירה כללית | קבל קונבנציונלי הוא רכיב דיאלקטרי לאגירת מטען סטטי, שיכול להיות בעל מטען קבוע והוא נמצא בשימוש נרחב. זהו רכיב אלקטרוני חיוני בתחום ההספק האלקטרוני. | סופר-קבל, הידוע גם כקבל אלקטרוכימי, קבל שכבה כפולה, קבל זהב, קבל פאראדיי, הוא יסוד אלקטרוכימי שפותח בשנות ה-70 וה-80 לאגירת אנרגיה על ידי קיטוב האלקטרוליט. |
| בְּנִיָה | קבל קונבנציונלי מורכב משני מוליכים מתכתיים (אלקטרודות) הקרובים זה לזה במקביל אך אינם במגע, וביניהם חומר דיאלקטרי מבודד. | קבל-על מורכב מאלקטרודה, אלקטרוליט (המכיל מלח אלקטרוליט) ומפריד (המונע מגע בין האלקטרודות החיוביות לשליליות). האלקטרודות מצופות בפחם פעיל, בעל נקבוביות זעירות על פני השטח שלו כדי להרחיב את שטח האלקטרודות ולחסוך יותר חשמל. |
| חומרים דיאלקטריים | תחמוצת אלומיניום, סרטי פולימר או קרמיקה משמשים כדיאלקטריקה בין אלקטרודות בקבלים. | לסופר-קבל אין חומר דיאלקטרי. במקום זאת, הוא משתמש בשכבה חשמלית כפולה הנוצרת ממוצק (אלקטרודה) ונוזל (אלקטרוליט) בממשק במקום חומר דיאלקטרי. |
| עקרון הפעולה | עקרון הפעולה של קבל הוא שהמטען ינוע על ידי הכוח בשדה החשמלי, כאשר יש דיאלקטרי בין המוליכים, הוא מעכב את תנועת המטען וגורם למטען להצטבר על המוליך, וכתוצאה מכך להצטברות אחסון מטען. | לעומת זאת, סופר-קבלים משיגים אחסון אנרגיה של מטען דו-שכבתי על ידי קיטוב האלקטרוליט וכן על ידי מטענים פסאודו-קיבוליים של חיזור. תהליך אגירת האנרגיה של סופר-קבלים הוא הפיך ללא תגובות כימיות, ולכן ניתן לטעון ולפרוק אותם שוב ושוב מאות אלפי פעמים. |
| קיבול | קיבולת קטנה יותר. קיבולת הקיבול הכללית נעה בין כמה pF לכמה אלפי μF. | קיבולת גדולה יותר. קיבולת הסופר-קבל כה גדולה שניתן להשתמש בה כסוללה. קיבולת הסופר-קבל תלויה במרחק בין האלקטרודות ובשטח הפנים של האלקטרודות. לכן, האלקטרודות מצופות בפחם פעיל כדי להגדיל את שטח הפנים ולהשיג קיבולת גבוהה. |
| צפיפות אנרגיה | נָמוּך | גָבוֹהַ |
| אנרגיה ספציפית | <0.1 וואט/ק"ג | 1-10 וואט-שעה/ק"ג |
| הספק סגולי | 100,000+ וואט-שעה/ק"ג | 10,000+ וואט-שעה/ק"ג |
| זמן טעינה/פריקה | זמני הטעינה והפריקה של קבלים קונבנציונליים הם בדרך כלל 103-106 שניות. | קבלי-על יכולים לספק טעינה מהר יותר מסוללות, עד 10 שניות, ולאגור יותר מטען ליחידת נפח מאשר קבלים קונבנציונליים. זו הסיבה שהם נחשבים בין סוללות לקבלי אלקטרוליטיים. |
| מחזור טעינה/פריקה | קצר יותר | ארוך יותר (בדרך כלל 100,000+, עד מיליון מחזורים, יותר מ-10 שנות יישום) |
| יעילות טעינה/פריקה | >95% | 85%-98% |
| טמפרטורת הפעלה | -20 עד 70 ℃ | -40 עד 70 ℃ (מאפיינים טובים יותר בטמפרטורה נמוכה במיוחד וטווח טמפרטורות רחב יותר) |
| מתח מדורג | גבוה יותר | לְהוֹרִיד (בדרך כלל 2.5V) |
| עֲלוּת | לְהוֹרִיד | גבוה יותר |
| יִתרוֹן | פחות הפסד צפיפות אינטגרציה גבוהה בקרת הספק אקטיבית וריאקטיבית | תוחלת חיים ארוכה קיבולת גבוהה במיוחד זמן טעינה ופריקה מהיר זרם עומס גבוה טווח טמפרטורות הפעלה רחב יותר |
| בַּקָשָׁה | ▶ אספקת חשמל חלקה ופלט; ▶תיקון גורם הספק (PFC); ▶מסנני תדר, מסנני מעביר גבוה, מסנני מעביר נמוך; ▶ צימוד וניתוק אותות; ▶מתנעי מנוע; ▶חוצצים (מגני נחשולי מתח ומסנני רעשים); ▶ מתנדים. | ▶ כלי רכב חדשים, מסילות ברזל ויישומי תחבורה אחרים; ▶ אספקת חשמל ללא הפרעה (UPS), החלפת סוללות קבלים אלקטרוליטיות; ▶ספק כוח לטלפונים סלולריים, מחשבים ניידים, מכשירים ניידים וכו'; ▶מברגים חשמליים נטענים הניתנים לטעינה מלאה תוך דקות; ▶מערכות תאורת חירום והתקני פולסים חשמליים בעלי הספק גבוה; ▶ מעגלים משולבים, זיכרון RAM, CMOS, שעונים ומיקרו-מחשבים וכו'. |
אם יש לכם משהו להוסיף או תובנות נוספות, אתם מוזמנים לדון איתנו.
זמן פרסום: 22 בדצמבר 2021