スーパーキャパシタという言葉を聞いたことがあるかもしれませんし、日常生活でどのように使用されているかご存知かもしれません。多くの人は、これらが リチウムイオン電池と関連していると考えています。スーパーキャパシタとバッテリーの基本を概説し、ストレージ媒体としてのメリットとデメリットを分析します。
スーパーキャパシタとは何ですか?
つまり、スーパーキャパシタは大容量のコンデンサです。他のタイプの コンデンサよりも静電容量が高く、電圧制限が低く、機能的には 電解コンデンサ と充電式バッテリーの中間に位置します。
実際には、これは次のことを意味します。
寿命を比較する場合、電解コンデンサの充電サイクル数は無制限であるのに対し、リチウムイオン電池の平均サイクル数は500 ～ 10,000サイクルであることを考慮してください。ただし、スーパーキャパシタとウルトラキャパシタの寿命は10万サイクルから100万サイクルの範囲です。
スーパーキャパシタの利点と欠点
スーパーキャパシタの利点は次のとおりです。
-
エネルギー貯蔵と充電・放電時間のバランスをとる。スーパーキャパシタは、同等サイズのリチウムイオン電池ほど多くのエネルギーを蓄えることはできませんが（重量当たりのエネルギーは約1/4）、充電速度でそれを補うことができます。場合によっては、同様の容量のバッテリーの充電時間よりも1,000倍近く速くなります。
スーパーキャパシタを使用する電気玩具の中には、ほぼ瞬時に充電できるものもあります。Nawaのような企業は、同じアイデアを実際の電気自動車に実装することを検討しています。バッテリー駆動の自動車では通常何時間もかかる充電時間ではなく、化石燃料モーターにガソリンを充填するよりも短い時間でフル充電できる、充電式バッテリーではなくスーパーキャパシタで駆動する電気自動車を想像してみてください。
-
広範囲の動作温度。スーパーキャパシタの有効動作温度範囲ははるかに広くなっています (およそ -40Fから +150F)。
一方、エネルギー交換の速度は、ある意味では欠陥であると同時にバグでもあります。スーパーキャパシタの欠点は次のとおりです。
-
自己放電率。スーパーキャパシタは長期的なエネルギー貯蔵には適していません。スーパーキャパシタの放電率はリチウムイオン電池よりも大幅に高く、自己放電により1日あたり最大10 ～ 20パーセントの充電が失われることがあります。
-
徐々に電圧が低下する。バッテリーは消耗するまでほぼ一定の電圧出力を提供しますが、コンデンサの電圧出力は充電量に応じて直線的に低下します。
ウルトラキャパシタはどこで使用されますか?
ウルトラキャパシタは、頻繁な充電と放電のサイクル、極端な動作温度、または大量のエネルギーの急速な放電が予想されるあらゆるアプリケーションに非常に適しています。今後登場する興味深いアプリケーションをいくつかご紹介します。
-
公共交通機関。ハイブリッドバスやその他の車両（ライドシェア用の小型電気自動車など）は、スーパーキャパシタの広い動作温度範囲の恩恵を受けることができます。スーパーキャパシタは、真冬や真夏の暑い日でも車両が正常に作動することを保証するのに役立つ可能性があります。中国では、一部のハイブリッドバスが加速を高めるためにすでにスーパーキャパシタを使用しており、また路面電車が駅で充電しながら停留所から停留所まで移動するのにスーパーキャパシタが役立っています。
-
ハイブリッドスーパーキャパシタバッテリー。この配置により、スーパーキャパシタの急速なエネルギー摂取とバッテリーの長期貯蔵能力が組み合わされ、両方の長所が実現します。これらの技術をうまく融合すれば、充電時間と走行距離のバランスが向上します。また、電気自動車からハイブリッド列車、建設機械に至るまで、あらゆるものの回生ブレーキ効率を向上させる素晴らしい可能性も見えてきます。
-
実行時間を延長します。実行時間は他のアプリケーションと比較すると短いと思われるかもしれません。しかし、消費者向け電子機器（ ラップトップ やモバイル デバイスなど）の寿命を延ばし、変動する負荷を持つデバイスの 電源 を安定させることの利点を考慮してください。電動ドリルなどの電動工具は、バッテリーではなくスーパーキャパシタを使用すると稼働時間が大幅に短くなりますが、急速に（約90秒で）充電できるため、現場での作業に効率的です。
-
電力安定化。スーパーキャパシタは、バックアップ システムや 電源バッファなどのさまざまな電力安定化アプリケーションに役立ちます。電解コンデンサを置き換えると、 無停電電源装置 のコストを大幅に削減できます。
スーパーキャパシタは、寿命、エネルギー貯蔵、効率的な動作温度の点で、従来の電解コンデンサと充電式 バッテリー の中間に位置します。これらは、2つのテクノロジー間の機能的なギャップを効果的に埋め、エネルギー交換と貯蔵能力の独自の組み合わせを利用する新しい方法を開発するにつれて、注目を集めています。ハイブリッドアレイでスーパーキャパシタとバッテリーを組み合わせると、両方の長所を活かす可能性が生まれます。今後、スーパーキャパシターがより頻繁に見られるようになると予想されます。
