باتری خازنی

باتری خازنی چگونه کار می کنند؟

با اینکه امروزه با پیشرفت علم الکترونیک خازن در همه جای زندگی ما چشم می خورد، باتری خازنی زیاد به گوش کسی آشنا نیست.

باتری خازنی supercapacitor به نوعی از باتری گفته می شود که با کمک به علم سوپرکپتور طراحی و ساخته شده است.

ویژگی قابل توجه باتری خازن این است که نسبت به باتری معمولی دارای قدرت بیشتری است، که در بسیاری از موارد از این مزیت بهره برده می شود.

برای مثال:

شما در ماشین های شارژی جدید، تراموا و … می توانید کاربرد باتری خازنی را ببینید.

برخی اعتقاد دارند که پیدایش باتری خازنی در صنعت باتری سازی را می توان به عنوان انقلاب صنعتی دیگری در نظر گرفت، زیرا به گونه اعجاب انگیزی عملکردها را تحت تاثیر قرار داده و بهبود می بخشد.

باتری سوپر خازنی:

باتری SuperCapacitor یا باتری سوپر خازنی از دو لایه خازن الکتریکی تشکیل شده است.

این نمونه از باتری به عنوان عضو جدیدی در صنعت باتری سازی استگه ویژگی های بارز آن عبارتند از:

  • زمان شارژ کوتاه
  • عمر طولانی
  • ویژگی های دما خوب
  • صرفه جویی در انرژی
  • حفاظت از محیط زیست

در اینگونه باتری ها مخازن ابر رسانایی معمولاً مورد استفاده قرار دارند.

از باتری خازنی معمولاً به عنوان یک منبع ذخیره انرژی قدرتمند استفاده می کنند، که به وسیله آن انرژی تجهیزات قدرتمند را تأمین می کنند.

همچنین از باتری خازنی به عنوان یک منبع انرژی قدرتمند برای برخی از وسایل نقلیه استفاده می کنند، زیرا این باتری هم کارایی بهتری دارد و هم قابل اطمینان تر است.

استفاده از باتری خازنی می تواند به زودی تمام یا بخشی از بازار باتری سنتی را به خود اختصاص دهد.

در وسایل نقلیه انرژی الکتریکی ساتع شده از باتری های خازنی به انرژی کششی تبدیل خواهد شد.

برخی از کاربردهای اینگونه باتری ها در وسایل نقلیه به صورت زیر می باشند:

  • تولید وسایل نقلیه الکتریکی
  • جایگزین موتورهای احتراق داخلی سنتی
  • در اتوبوس های ترمینال
  • در تانک های ارتش
  • در وسایل نقلیه زرهی و
  • منبع انرژی پالس برای سلاح های لیزری
  • کمک ذخیره انرژی در تجهیزات الکترومکانیکی

باتری های خازنی در زمستان بیشتر مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

 

باتری خازنی

 

باتری سوپر خازن چگونه کار می کند؟

با توجه به اینکه ظرفیت یک باتری خازنی بسیار بزرگتر از یک خازن معمولی و عملکرد آن به باتری شبهاهت زیادی دارد؛ به آن نیز باتری خازنی یا باتری طلایی گفته می شود.

این باتری ها از دو لایه خازن تشکیل شده است و در بازار جهانی به عنوان باتری هایی با بالا ترین ظرفیت شناخته می شوند، که  اساس کار آن ها مانند دیگر خازن های دو لایه الکتریکی است.

این باتری ها از دو لایه الکتریکی متشکل از الکترولیت، ظرفیت بسیار بالایی را به خود اختصاص داده اند.

در واقع انرژی که در این خازن ها ذخیره شده است پس از جداسازی دو صفحه آزاد می شود.

که بین صفحات ثابت دی الکتریک یک خلاء و یا ماده دی الکتریک، به منظور جداسازی آن ها قرار می گیرد. در صورتی که فضای انبساط را افزایش دهید و صفحه های خازنی زخیم تری را استفاده کنید، ظرفیت باتری خازنی شما افزایش پیدا می کند.

باتری سوپر خازنی

مواد تشکیل دهنده سوپرکپتورها:

باتری سوپر خازنی معمولاً از مواد کربنی فعال به عنوان الکترود استفاده می کند که در یک محلول الکترولیتی بین الکترودهای کربنی قرار دارد.

نحوه عملکرد آن ها به این صورت است که شما می توانید یک ولتاژ به انتهای آن وارد کرده، تا الکترون های مثبت و منفی به ترتیب بر روی الکترودهای آن انباشته می شوند و یون های مثبت و منفی در محلول الکترولیت قرار بگیرند.در این میان یک میدان الکتریکی بر روی سطح مخالف به مثبت و صفحات منفی، جمع می شوند که شبیه به دو خازن متصل به سری عمل می کنند.

از آنجا که مواد کربن فعال دارای سطح فوق العاده می باشند و فاصله بین الکترولیت و الکترودها کمتر از 1 نانومتر است (یعنی ضخامت دی الکتریک d بسیار کم است) و با توجه به فرمول قبلی محاسبه، می توان دید که خازن دو لایه الکتریکی توان بیشتری نسبت به یک دستگاه معمولی دارد.

به طور کلی می توان گفت ظرفیت باتری سوپر خازنی بسیار بزرگتر است و در سرایط خاصی می تواند، بیش از 100 برابر افزایش یابد؛ به طوری که ظرفیت خازن در واحد وزن می تواند به 100 F / g برسد و مقاومت داخلی خازن را می توان در پایین سطح بماند.

همچنین مواد کربن کم هزینه است و با توجه به ظرفیت بالایی که این باتری ها دارند؛ دارای قیمت مناسبی می باشند. در نتیجه شما می توانید از یک خازن برای ذخیره سازی انرژی با ظرفیت بالا استفاده کنید و در استفاده واقعی می توانید، ولتاژ خروجی یا جریان را با اتصال به صورت سری یا موازی افزایش دهید.

باتری خازنی

 

باتری های سوپر خازنی جایگزینی برای خازن های سنتی:

ساختار خازن به این صورت است که دارای دو صفحه الکترود فلزی می باشد و خازن متناسب با محدوده صفحه الکترود بوده و به طور معکوس متناسب با اندازه شکاف بین صفحات الکترود است.

خازن های supercapacitor شبیه به یک خازن صفحه تخت عمل می کند.

الکترود این خازن ها از جنس کربن است.

ساختار الکترود به گونه ای عمل می کند که یک سطح از چند هزار متر مربع در هر گرم وزن و فاصله بین خازن و شارژ توسط اندازه یون ها در الکترولیت تعیین می شود. سطح لایه دوم علاوه بر فاصله بسیار کم بین اتهام باعث می شود که سوپر باتری ظرفیت بزرگی داشته باشد و ظرفیت ابر مخزن می تواند از 1 فاراد تا چند هزار فاراد متفاوت باشد.

باتری سوپر خانی دارای مزایای فراوانی است که عبارتند از:

  • سرعت شارژ سریع که بیش از 95٪ ظرفیت آن را در 10 ثانیه تا 10 دقیقه شارژ کند.
  • تراکم قدرت تا (102 ~ 104) W / kg است، که در باتری لیتیوم 10 برابر است.
  • ظرفیت تخلیه کنونی بالا
  • استفاده از چرخه تا 100000 تا 500000 بار
  • عمر طولانی
  • فاکتور ایمنی بالا
  • استفاده طولانی مدت بدون تعمیر و نگهداری

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا