superkapasiteter

Superkapaciteter är energilagringsenheter som kännetecknas av mycket hög effekt och lång livslängd, men vanligtvis lägre energitäthet än traditionella batterier. Energin lagras huvudsakligen genom två mekanismer: elektrokemisk dubbel-lagerkapacitans (EDLC) och pseudokapacitans. EDLC involverar separation av elektriska laddningar vid elektrod–elektrolytgränsen utan att kemiska förändringar i materialet uppstår. Pseudokapacitans bygger på snabba ytrödningsbaserade redox-reaktioner vid elektrodytorna som bidrar till lagring av energi.

Typiska konstruktioner: EDLC-enheter använder elektroder av material med mycket hög yta, oftast aktivt kol, grafen eller kolnanorör. Pseudokapacitiva elektroder inkluderar transition metal oxides (t.ex. MnO2, RuO2) och konduktiva polymerer (t.ex. polyanilin, polypyrrol). Hybrid- eller asimmetriska superkapaciteter blandar olika typer av elektroder eller elektrolyter för att få högre spänning och bättre energi.

Material och elektrolyt: Elektrodernas material kombineras med olika elektrolyter – vattenbaserade, organiska eller fasta elektrolyter – vilket påverkar spänningsfönster, säkerhet och temperaturtålighet. EDLC-enheter har ofta spänningsfönster runt några volt totalt, medan organiska elektrolyter möjliggör större spänningshopp än vattenbaserade system.

Prestanda och användning: Superkapaciteter erbjuder mycket hög effekt och snabb energiåtergivning, samt livslängd på hundratusentals till miljoner cykler med låg självurladdning. Energitätheten ligger vanligtvis i intervallet cirka 5–20 Wh/kg för EDLC och kan vara högre hos pseudokapacitiva eller hybrida system. Användningsområden inkluderar start- och stopp-system i fordon, bromenergiregeneration, UPS och snabbstöd till elektroniska system samt tillfällig energilagring i förnybar energi.