Superkapasitor: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
k melengkapi sedikit |
Rescuing 1 sources and tagging 0 as dead.) #IABot (v2.0.8.6 |
||
| (9 revisi perantara oleh 6 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[Berkas:Schematic_illustration_of_a_supercapacitor.png|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Schematic_illustration_of_a_supercapacitor.png|al=Supercapacitor|jmpl|Ilustrasi skematis superkapasitor<ref>{{Cite journal|last=Qi|first=Zhaoxiang|last2=Koenig|first2=Gary M.|date=July 2017|title=Review Article: Flow battery systems with solid electroactive materials|journal=Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena|language=en|volume=35|issue=4|pages=040801|doi=10.1116/1.4983210|issn=2166-2746}}</ref>]]
'''Superkapasitor''' (atau dalam bahasa Inggris: '''supercap''', '''ultracapacitor''' or '''Goldcap'''<ref name="industrial-panasonic">Panasonic, Electric Double Layer Capacitor, Technical guide,1. Introduction,[http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ABC0000/ABC0000TE1.pdf Panasonic Goldcaps] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140109235659/http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ABC0000/ABC0000TE1.pdf|date=2014-01-09}}</ref>) adalah [[kapasitor]] yang memiliki nilai kapasitansi jauh melebihi kapasitor lain (namun dengan batas [[Tegangan listrik|tegangan]] yang lebih rendah), dan dapat dianggap sebagai pertengahan antara [[kondensator elektrolit|kapasitor elektrolit (biasa)]] dan [[baterai isi ulang]]. Superkapasitor dapat menyimpan muatan per kubik 10 hingga 100 kali lebih banyak dari kapasitor elektrolit , bisa menerima dan menyalurkan muatan lebih cepat dari baterai, dan mempunyai toleransi terhadap siklus cas/pakai lebih baik dari baterai yang dapat dicas ulang.▼
[[Berkas:Supercapacitor_types_overview.svg|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Supercapacitor_types_overview.svg|jmpl|Diagram yang menggambarkan hierarki dari superkapasitor]]
▲'''Superkapasitor''' (atau dalam bahasa Inggris: '''supercap''', '''ultracapacitor''' or '''Goldcap'''<ref name="industrial-panasonic">Panasonic, Electric Double Layer Capacitor, Technical guide,1. Introduction,[http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ABC0000/ABC0000TE1.pdf Panasonic Goldcaps] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140109235659/http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ABC0000/ABC0000TE1.pdf|date=2014-01-09}}</ref>) adalah [[kapasitor]] yang memiliki nilai kapasitansi jauh melebihi kapasitor lain (namun dengan batas [[Tegangan listrik|tegangan]] yang lebih rendah), dan dapat dianggap sebagai pertengahan antara [[kondensator elektrolit|kapasitor elektrolit (biasa)]] dan [[baterai isi ulang]]. Superkapasitor dapat menyimpan muatan per kubik 10 hingga 100 kali lebih banyak dari kapasitor elektrolit
Superkapasitor digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan sumber energi yang memiliki siklus cas/pakai lebih cepat
Tidak seperti kapasitor biasa yang menggunakan [[dielektrik]] padat, superkapasitor menggunakan kapasitansi elektrostatis lapis-ganda dan pseudo-kapasitansi elektrokimia, yang keduanya turut andil dalam total kapasitansi yang dimiliki superkapasitor, dengan beberapa perbedaan:
* Kapasitor lapis-ganda elektrostatis (''electrostatic double-layer capacitors''/EDLCs) menggunakan [[karbon]] sebagai [[elektrode]] atau sejenis dengan jumlah kapasitansi elektrostatis lapis-ganda lebih besar dari jumlah pseudo-kapasitansi elektrokimia, menimbulkan pemisahan muatan lapis-ganda [[Hermann von Helmholtz|Helmholtz]] pada permukaan elektrode konduktif dan elektrolit. Jumlah pemisahan muatannya adalah beberapa [[ångström]] (0,3-0,8 [[Nanometer|nm]]), lebih kecil
* Pseudo-kapasitor elektrokimia menggunakan [[Oksida|metal oksida]] atau elektrode berbahan [[polimer konduktif]] dengan jumlah pseudo-kapasitansi elektrokimia lebih tinggi ditambah dengan kapasitansi lapis-ganda. Pseudo-kapasitansi dicapai melalui pemidahan elektron Faradais dengan [[redoks]], interkalasi, dan penyerapan oleh permukaan elektrode.
* Kapasitor hibrid, seperti kapasitor litium-ion, menggunakan elektrode dengan karakteristik berbeda: satu menonjolkan kapasitansi elektrostatis sementara yang lain lebih menonjolkan kapasitansi elektrokimia.
Baris 24 ⟶ 26:
Pada rentang 1975 hingga 1980, Brian Evans Conway mengembangkan kapasitor elektrokimia dengan ruthenium oksida. Pada 1991 ia menjelaskan perbedaan perilaku "superkapasitor" dan "baterai" dalam menyimpan energi elektrokimia. Pada 1999 ia mendefinisikan superkapasitor untuk menjelaskan peningkatan tingkat kapasitansi dari reaksi redoks pada permukaan dengan transfer energi faradais antara elektrode dan ion.<ref name="conway1">{{citation|title=Electrochemical Supercapacitors: Scientific Fundamentals and Technological Applications|url={{Google books|8yvzlr9TqI0C|page=1|plainurl=yes}}|year=1999|author-link=Brian Evans Conway|at=pp. 1–8|location=Berlin, Germany|publisher=[[Springer Nature|Springer]]|language=German|isbn=978-0306457364|author-first=Brian Evans|author-last=Conway}}</ref><ref name="Conway Transition">{{cite journal|author-link=Brian Evans Conway|date=May 1991|title=Transition from 'Supercapacitor' to 'Battery' Behavior in Electrochemical Energy Storage|journal=J. Electrochem. Soc.|volume=138|pages=1539–1548|doi=10.1149/1.2085829|author-first=Brian Evans|author-last=Conway|number=6}}</ref> "Superkapasitor" buatannya menyimpan muatan elektronik sebagian di lapis-ganda Helmholtz dan sebagiannya lagi berasal dari reaksi faradais dengan transfer energi "pseudo-kapasitansi" pada [[elektron]] dan [[proton]] yang berada di antara elektrode dan elektrolit. Mekanisme kerja pseudo-kapasitor adalah reaksi redoks, interkalasi, dan penyerapan oleh permukaan elektrode. Dengan risetnya tersebut, Conway mengetahui lebih banyak lagi tentang kapasitor elektrokimia.
Pasar untuk kapasitor jenis ini ternyata merangkak lambat. Keadaan berubah sekitar 1978 ketika Panasonic memasarkan lini produk Goldcaps.<ref name="industrial-panasonic2">Panasonic, Electric Double Layer Capacitor, Technical guide,1. Introduction,[http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ABC0000/ABC0000TE1.pdf Panasonic Goldcaps] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140109235659/http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf/ABC0000/ABC0000TE1.pdf|date=2014-01-09}}</ref> Produk ini banyak dipakai sebagai pemasok daya untuk memori cadangan.<ref name="Schindall">J. G. Schindall, The Change of the Ultra-Capacitors, IEEE Spectrum, November 2007 [http://www.spectrum.ieee.org/nov07/5636/2 The Charge of the Ultra – Capacitors] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20090210045635/http://spectrum.ieee.org/nov07/5636/2 |date=2009-02-10 }}</ref> Kompetisi dimulai beberapa tahun kemudian, ketika pada 1987 "Dynacap" milik ELNA mulai beredar di pasaran.<ref name="Elna_DynaCap">{{cite web|url=http://www.elna.co.jp/en/capacitor/double_layer/index.html|title=Electric double-layer capacitors|publisher=ELNA|accessdate=2015-02-21|archive-date=2015-03-13|archive-url=https://web.archive.org/web/20150313084531/http://www.elna.co.jp/en/capacitor/double_layer/index.html|dead-url=yes}}</ref> EDLCs generasi pertama memiliki resistansi internal yang lebih tinggi, sehingga melepas daya lebih kecil, cocok untuk aplikasi yang membutuhkan tenaga kecil seperti memasok daya untuk SRAM sebagai memori cadangan komputer.
Pada akhir 1980-an, bahan elektrode yang lebih baik ditemukan, sehingga nilai kapasitansinya lebih tinggi. Pada waktu yang sama, pengembangan elektrolit dengan tingkat konduktivitas lebih tinggi mengurangi tingkat ''equivalent series resistance'' (ESR) sehingga meningkatkan arus pada saat dicas mau pun dipakai. Superkapasitor dengan tingkat resistansi internal rendah dikembangkan pada 1982 oleh Pinnacle Research Institute (PRI) untuk kepentingan militer, dan dipasarkan dengan merek dagang "PRI Ultracapacitor". Pada 1992, Maxwell Laboratories (kini Maxwell Technologies) mengambil alih hasil riset PRI tersebut, dan dinamai ulang sebagai "Boost Caps".<ref name="Namisnyk">{{cite techreport|author=Adam Marcus Namisnyk|title=A survey of electrochemical supercapacitor technology|url=http://services.eng.uts.edu.au/cempe/subjects_JGZ/eet/Capstone%20thesis_AN.pdf|accessdate=2015-02-21|deadurl=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20141222044332/http://services.eng.uts.edu.au/cempe/subjects_JGZ/eet/Capstone%20thesis_AN.pdf|archivedate=2014-12-22|df=}}</ref>
Karena jumlah tegangan mempengaruhi jumlah isi energi kapasitor, maka periset mulai mencari cara untuk meningkatkan kadar [[tegangan rusak]] yang dimiliki elektrolit. Pada 1994, menggunakan anode dari kapasitor elektrolit tantalum berdaya 200V, David A. Evans mengembangkan "Electrolytic-Hybrid Electrochemical Capacitor".<ref>{{cite patent|country=US|number=5369547|title=Containers with anodes and cathodes with electrolytes|gdate=1994-11-29|invent1=David A. Evans}}</ref><ref>David A. Evans (Evans Company): ''[http://www.evanscap.com/pdf/carts14.pdf High Energy Density Electrolytic-Electrochemical Hybrid Capacitor] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160304025248/http://www.evanscap.com/pdf/carts14.pdf |date=2016-03-04 }}'' In: ''Proceedings of the 14th Capacitor & Resistor Technology Symposium.'' 22 March 1994</ref> Kapasitor tersebut menggabungkan fitur dari kapasitor elektrolit dan elektrokimia. Mereka menggabungkan tingkat kekuatan dielektrik dari anode kapasitor elektrolit dan nilai kapasitansi tinggi dari
Pengembangan mutakhir meliputi kapasitor litium-ion. Kapasitor hibrid diprakarsai oleh FDK pada 2007.<ref>{{cite web|url=http://www.fdk.com/company_e/ayumi2000-e.html|title=FDK, Corporate Information, FDK History 2000s|publisher=FDK|accessdate=2015-02-21}}</ref> Mereka menggabungkan elektrode karbon elektrostatik dengan pre-doped elektrode elektrokimia litium-ion. Kombinasi tersebut meningkatkan nilai kapasitansi. Ditambah dengan proses pre-doping yang mengurangi jumlah potensial pada
Riset banyak dilakukan di perusahaan dan universitas<ref name="Naoi-Simon">{{cite journal|last1=Naoi|first1=K.|last2=Simon|first2=P.|date=Spring 2008|title=New Materials and New Configurations for Advanced Electrochemical Capacitors|url=http://www.electrochem.org/dl/interface/spr/spr08/spr08_p34-37.pdf|journal=Interface|volume=17|issue=1|pages=34–37}}</ref> untuk meningkatkan beberapa karakteristik seperti energi spesifik, daya spesifik, dan stabilitas siklus untuk menekan biaya produksi lebih rendah lagi.
Baris 37 ⟶ 39:
=== Rancangan dasar ===
[[Berkas:Electric_double-layer_capacitor_(2_models)_-1_NT.PNG|pra=https://en.wiki-indonesia.club/wiki/File:Electric_double-layer_capacitor_(2_models)_-1_NT.PNG|jmpl|Penampang dasar superkapasitor: (1) sumber daya, (2) pengumpul, (3) elektrode terpolarisasi, (4) lapis-ganda Helmholtz, (5) elektolit yang mempunyai ion negatif dan positif, (6) pemisah.]]
Superkapasitor terdiri dari dua elektrode yang dipisahkan oleh membrane yang dapat ditembus ion, dan sebuah elektrolit menghubungkan kedua elektrolit secara ionis. Ketika elektrode terpolarisasi oleh tegangan yang masuk, ion di dalam elektrolit membentuk lapis-ganda yang berada di kutub yang berseberangan dengan kutub elektrode. Sebagai contoh, elektrode kutub positif akan diselimuti oleh lapisan ion negatif pada pertemuan elektrolit/elektrode bersamaan dengan lapisan penyeimbang muatan dari ion positif yang diserap lapisan negatif. Hal sebaliknya berlaku pada elektrode kutub negatif.
| |||