Un condensateur est un composant qui stocke des charges électriques. Le principe de stockage d'énergie des condensateurs classiques et des supercondensateurs (EDLC) est le même : tous deux stockent la charge sous forme de champ électrostatique. Cependant, les supercondensateurs sont plus adaptés à la libération et au stockage rapides d'énergie, notamment pour les applications de contrôle précis de l'énergie et les dispositifs à charge instantanée.
Examinons ci-dessous les principaux condensateurs conventionnels et les supercondensateurs.
| Éléments de comparaison | Condensateur conventionnel | Supercondensateur |
| Aperçu | Le condensateur classique est un diélectrique de stockage de charge statique, pouvant présenter une charge permanente et largement utilisé. C'est un composant électronique indispensable dans le domaine de l'énergie électronique. | Le supercondensateur, également connu sous le nom de condensateur électrochimique, condensateur à double couche, condensateur en or, condensateur de Faraday, est un élément électrochimique développé dans les années 1970 et 1980 pour stocker l'énergie en polarisant l'électrolyte. |
| Construction | Un condensateur classique est constitué de deux conducteurs métalliques (électrodes) proches l'un de l'autre, disposés en parallèle mais sans contact, avec un diélectrique isolant entre eux. | Un supercondensateur est constitué d'une électrode, d'un électrolyte (contenant un sel électrolytique) et d'un séparateur (empêchant le contact entre les électrodes positive et négative). Les électrodes sont recouvertes de charbon actif, dont la surface présente de minuscules pores afin d'augmenter la surface des électrodes et d'économiser davantage d'électricité. |
| matériaux diélectriques | L'oxyde d'aluminium, les films polymères ou les céramiques sont utilisés comme diélectriques entre les électrodes des condensateurs. | Un supercondensateur ne possède pas de diélectrique. Il utilise plutôt une double couche électrique formée à l'interface entre un solide (électrode) et un liquide (électrolyte), au lieu d'un diélectrique. |
| Principe de fonctionnement | Le principe de fonctionnement d'un condensateur repose sur le fait que la charge est déplacée par la force du champ électrique. Lorsqu'un diélectrique est présent entre les conducteurs, il entrave le mouvement des charges et provoque leur accumulation sur le conducteur, ce qui entraîne le stockage de charges. | Les supercondensateurs, quant à eux, réalisent un stockage d'énergie par charge à double couche en polarisant l'électrolyte ainsi que par des charges pseudo-capacitives redox. Le processus de stockage d'énergie des supercondensateurs est réversible sans réactions chimiques et peut donc être chargé et déchargé des centaines de milliers de fois. |
| Capacitance | Capacité réduite. La capacité capacitive générale varie de quelques pF à plusieurs milliers de μF. | Capacité accrue. La capacité d'un supercondensateur est si élevée qu'il peut servir de batterie. Cette capacité dépend de la distance entre les électrodes et de leur surface. C'est pourquoi, pour augmenter cette surface et obtenir une capacité élevée, les électrodes sont recouvertes de charbon actif. |
| Densité énergétique | Faible | Haut |
| Énergie spécifique | <0,1 Wh/kg | 1-10 Wh/kg |
| Puissance spécifique | 100 000+ Wh/kg | Plus de 10 000 Wh/kg |
| Temps de charge/décharge | Les temps de charge et de décharge des condensateurs conventionnels sont généralement de 103 à 106 secondes. | Les ultracondensateurs peuvent fournir une charge plus rapidement que les batteries, en seulement 10 secondes, et stocker davantage de charge par unité de volume que les condensateurs classiques. C'est pourquoi ils se situent entre les batteries et les condensateurs électrolytiques. |
| Durée de vie du cycle de charge/décharge | Plus court | Plus long (généralement plus de 100 000 cycles, jusqu'à 1 million de cycles, soit plus de 10 ans d'application) |
| efficacité de charge/décharge | >95% | 85 % à 98 % |
| Température de fonctionnement | -20 à 70℃ | -40 à 70℃ (Meilleures caractéristiques à très basse température et plage de températures plus étendue) |
| Tension nominale | Plus haut | Inférieur (généralement 2,5 V) |
| Coût | Inférieur | Plus haut |
| Avantage | Moins de pertes Haute densité d'intégration Contrôle de la puissance active et réactive | longue durée de vie Très haute capacité Temps de charge et de décharge rapide Courant de charge élevé Plage de températures de fonctionnement plus étendue |
| Application | ▶Fourniture d'une alimentation électrique stable ; ▶Correction du facteur de puissance (PFC) ; ▶Filtres de fréquence, filtres passe-haut, filtres passe-bas ; ▶Couplage et découplage des signaux ; ▶Démarreurs de moteurs ; ▶ Tampons (parafoudres et filtres anti-parasites) ; ▶Oscillateurs. | ▶Véhicules à énergies nouvelles, chemins de fer et autres applications de transport ; ▶Alimentation sans interruption (ASI), remplaçant les batteries de condensateurs électrolytiques ; ▶Alimentation pour téléphones portables, ordinateurs portables, appareils portables, etc. ; ▶Tournevis électriques rechargeables qui peuvent être entièrement chargés en quelques minutes ; ▶Systèmes d'éclairage de secours et dispositifs à impulsions électriques de haute puissance ; ▶Circuits intégrés, RAM, CMOS, horloges et micro-ordinateurs, etc. |
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Date de publication : 22 décembre 2021