Sự khác biệt giữa tụ điện và siêu tụ điện là gì?
Tụ điện là gì?
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động hai đầu có chức năng lưu trữ điện tích dưới dạng điện trường giữa các tấm kim loại. Thiết bị này được tạo thành từ hai tấm kim loại (điện cực là cực dương và cực âm) và được ngăn cách bởi một chất cách điện gọi là chất điện môi.
Khi nguồn điện áp đặt qua hai đầu của tụ điện, dòng điện sẽ chạy qua vật liệu cách điện nhưng nó sẽ đi ngược lại với dòng của các electron. Khi hiệu điện thế trên hai đầu tụ điện bằng điện áp đặt vào thì môi trường cách điện sẽ cản trở dòng electron chạy qua. Hiện tượng chống lại này tạo ra những thay đổi dẫn đến hiệu ứng tích trữ năng lượng ở dạng trường tĩnh điện.
Siêu tụ điện là gì?
Dù đều gọi là “tụ điện” nhưng tụ điện và siêu tụ điện lại có cấu tạo khác nhau.
Siêu tụ điện còn được gọi là tụ điện hai lớp (Supercapacitors, Ultracapacitors). Giống như pin - siêu tụ điện là một phương tiện để lưu trữ và giải phóng điện. Nhưng thay vì lưu trữ năng lượng dưới dạng hóa chất, siêu tụ điện lưu trữ điện ở trạng thái tĩnh.
Siêu tụ điện được làm bằng các lá kim loại (điện cực), mỗi lá được phủ một lớp than hoạt tính. Những lá này kẹp dải phân cách ở giữa, được phân tách bởi màng thấm ion như graphene (được sử dụng trong siêu tụ điện hiện đại) giúp cách điện và trao đổi các ion của chất điện phân giữa các điện cực.
Cụ thể, cấu tạo của siêu tụ điện trên xe ô tô bao gồm:
- Electrolyte separator: Điện môi (lớp cách điện)
- Liquid electrolyte: Dung dịch điện phân
- Charged electrolyte ion: Dòng ion tạo ra khi có dòng điện chạy qua siêu tụ điện
- High surface area electrodes: Là các tấm bề mặt điện cực, bao gồm cực dương (+ electrode) và cực âm (- electrode).
Nói ngắn gọn dễ hiểu, một siêu tụ điện chỉ đơn giản là một tụ điện lớn hơn với các tấm điện cực lớn hơn và khoảng cách ít hơn, cho phép một điện tích lớn hơn được lưu trữ dưới dạng năng lượng điện.
Ưu nhược điểm của tụ điện và siêu tụ điện
Bất kể công nghệ tiên tiến nào cũng sẽ có ưu và nhược điểm, nhưng phát minh sau này tất nhiên sẽ cải thiện hơn công nghệ ngày trước. Tương tự với tụ điện và siêu tụ điện.
Thông qua bảng so sánh tụ điện và siêu tụ điện trên xe ô tô dưới đây, bạn sẽ có cái nhìn tổng quát hơn về ưu nhược điểm và sự khác biệt chính giữa tụ điện và siêu tụ điện.
| So sánh | Tụ điện | Siêu tụ điện |
| Cấu tạo | Tụ điện có môi trường điện môi ở giữa, hai đầu điện cực 2 bên. Năng lượng điện được lưu trữ trong trường tĩnh điện bên trong tụ điện. |
Siêu tụ điện là một loại tụ điện phân cực và dung dịch điện phân được sử dụng thay cho chất điện môi. Than hoạt tính được sử dụng trên các điện cực để mở rộng diện tích. |
| Nguyên lý hoạt động | Tụ lưu trữ năng lượng dưới dạng điện trường. | Siêu tụ điện lưu trữ năng lượng giữa các ion của chất điện phân và điện cực trong một lớp điện tích kép. |
| Phân loại |
|
|
| Nguyên liệu cấu thành điện môi | Nhôm oxit, màng polyme hoặc gốm được sử dụng trong tụ điện làm môi trường điện môi ở giữa các điện cực. |
|
| Thời gian sạc / xả | Quá trình sạc và xả của tụ điện thông thường diễn ra tương đương với siêu tụ điện, tức là 10-3-10-6 giây. | Siêu tụ điện có thể cung cấp điện tích nhanh hơn nhiều so với pin và lưu trữ điện tích nhiều hơn so với tụ điện, tính trên một đơn vị thể tích. Đó là lý do tại sao siêu tụ điện được coi là lai giữa pin và tụ điện. |
| Hiệu quả sạc / xả | >0,95 | 0,85 - 0,98 |
| Nhiệt độ vận hành | -20 đến 60°C (-4 đến 149°F) | -40 đến 65 ° C (-40 đến 149°F) |
| Năng lượng | <0,1 Wh / kg | 1-10 Wh / kg |
| Tỷ trọng năng lượng | Thấp | Rất cao |
| Hiệu suất năng lượng | Lên đến 100.000 Wh/kg | Lên đến 10.000 Wh / kg |
| Giá thành | Thấp | Cao |
| Ưu điểm |
|
|
| Ứng dụng |
|
|
Bảng so sánh tụ điện và siêu tụ điện trên xe ô tô
Những tính năng trên giúp tụ điện và siêu tụ điện được ứng dụng phổ biến trong các dòng ô tô điện. Tìm hiểu cụ thể tụ điện và siêu tụ điện dùng để làm gì trong ô tô sau đây.
Tụ điện và siêu tụ điện dùng để làm gì trên ô tô?
Siêu tụ điện có công suất sạc và xả nhanh, vì vậy chúng được sử dụng như một công cụ hỗ trợ hữu ích trong việc cung cấp năng lượng tức thời cho ô tô điện. Hệ thống năng lượng trên xe ô tô với sự kết hợp giữa pin và siêu tụ điện sẽ giúp tăng công suất cực đại, giảm biên độ dao động dòng điện tải trong pin, giúp tăng tuổi thọ của pin, từ đó giúp xe có khả năng vận hành bền bỉ hơn.
Hệ thống phanh tái sinh trên các dòng xe ô tô điện hiện đại hoạt động dựa trên hệ thống pin - siêu tụ điện. Năng lượng sinh ra khi phanh sẽ tiếp nạp ngược lại vào siêu tụ điện. Vốn siêu tụ điện có khả năng sạc nhanh, nên tụ hoá cũng sẽ nhanh chóng thu lại lượng động năng này và cung cấp dòng năng lượng tức thời cho pin chính khi cần.
Ứng dụng siêu tụ điện trên ô tô điện VinFast hiện nay
Siêu tụ điện ưu việt hơn các loại tụ điện truyền thống nhờ khả năng tích trữ và giải phóng năng lượng. Tuy nhiên, chúng không thể thay thế chức năng của công nghệ pin Lithium-Ion thông thường.
Nhưng nhờ vào những ứng dụng từ công nghệ siêu tụ điện, ô tô điện VinFast sở hữu khả năng sạc nhanh, cung cấp năng lượng tức thời cho pin chính và phanh tái tạo năng lượng.
Bên cạnh siêu tụ điện có khả năng sạc xả nhanh, công nghệ pin lithium-ion tiên tiến trên mẫu ô tô điện thông minh VinFast VF e34 cũng là một trong những đột phá giúp phát triển dòng ô tô xanh. Khối pin lithium-ion có tuổi thọ dài, dung lượng pin của ô tô điện VinFast VF e34 sau 1 lần sạc theo chuẩn NEDC có thể di chuyển khoảng 285km và chế độ sạc siêu nhanh khoảng 18 phút đi được khoảng 180km.
Nhờ khả năng nạp xả linh hoạt, ngày nay, tụ điện và siêu tụ điện là một phần không thể thiếu trong các sản phẩm công nghệ, điện tử như bếp từ, máy ảnh kỹ thuật số, máy khử rung tim, xe máy điện, ô tô điện,... góp phần thay đổi cuộc sống ngày càng tiện lợi và an toàn hơn.
Bên cạnh đó, quý khách hàng quan tâm đến những mẫu xe ô tô điện VinFast có thể đăng ký lái thử hoặc đặt cọc xe ô tô điện VinFast VF e34, VF 8, VF 9 ngay hôm nay!
>>> Tìm hiểu thêm:
