superkapacitorer

Superkapacitorer, ofta kallade ultrakapacitorer, är elektrokemiska energilagringsenheter som erbjuder mycket hög effekt och snabb laddning samtidigt som de har ett mycket långt antal livscykler. De har generellt lägre energitäthet än vanliga litium-jon-batterier, vilket gör dem mindre lämpliga för långvarig energi lagring men idealiska för snabba urladdningar och frekventa cykler. Deras starka punkter inkluderar snabb respons, hög effekt, bred driftstemperaturområde och lång livslängd.

Typer och konstruktion

Huvudkategorierna är elektrokemiska dubbelskiktskapatans (EDLC) superkapacitorer, pseudokapacitorer och hybridkapacitorer. EDLC–kapacitorer lagrar energi genom elektrostatisk uppladdning i porösa kollektorer, medan pseudokapacitorer utnyttjar snabb faraday-reaktion på bivalent ytfunktioner för högre kapacitans. Hybridvarianter blandar båda principer. Elektrodmaterial är ofta kolbaserade i EDLC, medan elektrolyter kan vara vattenbaserade, organiska eller joniska flytande lösningar, vilket påverkar spänningsfönstret och energitätheten. Spänningsfönstret per cell ligger vanligtvis runt 2,5–2,7 volt; för högre spänning seriekopplas celler och kräver spänningsbalansering.

Prestanda och användning

Energitäthet ligger ofta i området några få till några tiotal wattimmar per kilogram, medan effektkaraktäristiken är mycket högre än i traditionella batterier, ofta flera kilowatt per kilogram. Livscykler uppgår ofta till 100 000 till över 1 000 000 cikler. Dessutom tål de breda temperaturintervallet och kräver snabb respons vid urladdning, vilket gör dem användbara i start-stop-system, tankregenerativ bromsning, UPS-er och funktioner för att jämna ut effekt hos fordon, telekommunikation och småskaliga energilagringssystem.

Historia och utveckling

Superkapacitorer utvecklades från 1950‑talets EDLC-teknik och kom i kommersiell användning under senare delen av 20:e århundradet och början av 2000-talet. Forskning fortsätter för att öka energitätheten och kostnadseffektiviteten samt för att bättre integrera kapacitorer i hybrid-energilagringslösningar.