Superkapasitor: Perbedaan antara revisi

 

 

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:

 

* 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.

 

Elektrolit yang terkandung dalam superkapasitor membentuk hubungan konduksi ionis antara dua elektrode yang membedakan superkapasitor dari kapasitor elektrolit yang mana lapisan dielektrik merupakan keharusan, lalu yang disebut elektrolit (contoh: MnO₂ atau polimer konduktif) sebenarnya adalah bagian dari elektrode kedua (katode, atau lebih tepat lagi elektrode positif). Superkapasitor dipolarisasi untuk elektrode asimetris, atau untuk elektrode simetris, dengan potensial yang dikenakan saat proses produksi.

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.&nbsp;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.

 

 

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>

 

 

 

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.

 

=== Rancangan dasar ===

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.

 

 

=== Distribusi kapasitansi ===

 

Superkapasitor mempunyai elektrode baik yang berbentuk simetris mau pun asimetris. Dengan bentuk simetris, dapat disimpulkan bahwa kedua elektrode mempunyai nilai kapasitansi yang sama, sehingga total kapasitansi adalah setengah jumlah nilai kapasitansi dari tiap kapasitor (jika ''C''₁&nbsp;=&nbsp;''C''₂, maka ''C''_total&nbsp;=&nbsp;½&nbsp;''C''₁). Untuk bentuk asimetris, total kapasitansi dapat diambil dari elektrode dengan nilai kapasitansi terendah (jika ''C''₁ <nowiki>>></nowiki> ''C''₂, maka ''C''_total&nbsp;≈&nbsp;''C''₂).

 

== Catatan kaki ==