超級電容將成為「電池殺手」！？來看超級電容的原理跟發展趨勢！
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- Опубликовано: 3 июл 2024
- 【補充說明】超級電容充電時，電子是從電池的負極流入超級電容，吸引電解液中的陽離子，陽離子帶正電荷(我直接說成正電荷)；電洞是從電池的正極流入超級電容，吸引電解液中的電子，電子帶負電，感謝網友提醒。
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🏮【科技新未來EP14】超級電容可能成為電池殺手？談超級電容的原理與發展趨勢🏮
超級電容朝向著取代電池前進，安全、快速充電以及尺寸上的優勢，不過在實務上仍需一段時間，一起來看曲博解說！
00:00 開場大綱 | Intro, Summary
00:51 什麼是電容？ | What is Capacitor ?
03:29 陶瓷電容與電解電容的原理？| The principle of ceramic capacitors and electrolytic capacitors
05:22 超級電容的原理 | The principle of Supercapacitor
09:42 超級電容的發展趨勢 | The development trend of supercapacitors
13:30 結論 | Conclusion
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【參考網站】
kknews.cc/zh-hk/news/mq62kbg....
kknews.cc/finance/9jep5r8.html
murata.eetrend.com/article/201...
www.eettaiwan.com/20200903nt0...
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#電容 #陶瓷電容 #超級電容 #電池 #電池殺手 #Capacitor #Supercapacitor 
Наука
【補充說明】超級電容充電時，電子是從電池的負極流入超級電容，吸引電解液中的陽離子，陽離子帶正電荷(我直接說成正電荷)；電洞是從電池的正極流入超級電容，吸引電解液中的電子，電子帶負電，感謝網友提醒。
中國003航空母艦電磁彈射器就是用超級電容來儲能，美國福特級用飛輪儲能這種機械式的方式儲存角動量，兩者可靠性差很多
如果用Word做簡報 建議把編輯欄的選項以及相關按鈕都隱藏，另外F11也能切成全螢幕模式
再說一次，金屬導體中，沒有電洞流，不信，可以去請教電子、電機的學者、專家！
等功效，超級電容重量較輕嗎？
這樣超級電容解決電動車充電慢問題了，一但問世電動車就會四處流行到跑。
超级电容的特性（大电流 高功率密度 长寿命）非常适合用在电动车上辅助锂电池，特别是在启停的时候。
电动车启动的时候需要很大的瞬时电流，如果用电容很容易实现大电流，这样电池不需要出太多的电流，一方面可以让电动车启动更加迅速，另一方面可以很大程度改善大电流对电流寿命的影响，从而延长电池寿命。
电动车停车刹车的时候，需要快速回收制动能量，而电池充电的速度远不如电容，因此可以最大限度的增加电动车能量回收，续航里程。
超級電容最早的應用在25年前玩具四驅車上，我兒子在小學時玩的，碰一下充電就可以衝出去跑一圈。另外在筆電上使用超級電容就可以將SPS瓦數降低，比方200瓦就可降至100瓦。因為正常用電不用100瓦，但硬一碟一跑就要衝上100瓦以上，如果有超級電容就可以做為緩衝。
另外如用在EV或ES上也可以增加瞬間極速。
長知識了，讚！加油！
感謝分享知識~
感謝您！看完影片介紹超級電容讓我想起放風箏發現電的故事⋯⋯
溫故知新，長新知了，謝謝曲博的詳細介紹與說明。
知識就是力量，正確的認知決定我們的未來。
超級電容和鋰鐵電池我們都有設計進去系統，已經量產很久很久了。超級電容最大的優點就是比鋰鐡電池安全。充電電路簡單。
非常喜歡看曲博士介紹高科技產業的一些專業知識，謝謝曲博士開這個頻道。
另外提一下電洞其實是不會動喔，是電子一直往前推擠進電洞。
這𥚃沒有電洞傳導行為，他講錯了！
Great！！！
Lots thx... !!!
Thx for your enthusiasm ！
電容是儲存電荷，所以永遠無法取代化學能，電容能做的是加大表面積減薄絕緣層，絕緣層變薄有其物理極限，另外如果絕緣層失效時，若是發生短路（不是微漏電），電池將會爆炸。再者，電壓穩定度也是問題，系統有需要加入額外的穩壓電路，進而加高超級電容的電壓。
實務上，超級電容的自放電問題導致電量難以持續儲存，很快就會自己放電放到完，再加上能量密度遠低於鋰離子電池，只有充放電速度比較快而已，所以幾乎不可能取代電池。
這種可以用在於不段的反覆及充及用的狀態下
再搭配電池當備用
應該是無法取代電池 但是電容可以額外做一個系統 讓電能回收 減少浪費 或是高速公路快充邊開邊充 公路上隨充隨用電容 增加整體續航力
我也這麼認為,充電快,放電快,效能大
感謝曲博專業分享.
谢谢老师
謝謝！
謝謝你的支持！
谢谢解读
Good idea!
虽然超級電容的漏电问题没有解决，不可能替代长效电池的功能，但作为电动车的动能回收储能元件还是完全胜任的。
偉大的發明家加油！超級电容可以加上电晶体电阻使放电慢點嗎？
受教了
或許超級電容的電力輸出，還可以達到一定範圍的電壓、電流可調控的功能。
建议加上一些演示。。。非常不错！
吸引雷電後可以分配轉存能源 目前快速充電技術是一趨勢 換電池戰常常出現電池未充飽現象都得解決
單位體積能儲存的電量增加有限了，已經是接近物理極限了，只是增加體積容量越大，越不利運輸系統。
當然進步的空間還是有的，超薄超延展超絕緣的材料問世。
台灣有你真好～
+1
超級電容是等量電壓充放電，比如是2.7V拿來做電池可以更精準算出實際電量，做功電壓是0~2.7V，就是多少電壓就等於多少電量。
鋰電池做功電壓是3V~4.2V，會在3.8~3.6V時會充放停很久，所以很難算出實際有多少電量。
也就是任何電池都有一個固定停留電壓在充放電。
而電容沒有停留電壓充放電。
而電容和電池並聯是為了增加充放電流，但這樣只有用到電容的一小部分電量，因為電池都不能放到0V會壞掉，但電容可以放到0V才是真正沒電。
謝謝你提供的資訊。
电容片可以做得很薄，之間噴漆絕缘，冰箱一樣的體积可以有上百萬張漆包电容片，其總面积是非常大的，电容量因而就是非常大的.
感謝分享知識
很實用又上了一課! 讚
超級電容推出至今幾乎已無電子廠商使用，這東西多年前剛推出時有好幾個筆端廠商在主機板的cpu電路處使用超級電容，結果就造成史上最大的（機瘟）,均在保固內（1～2年）,造成不開機。後來debug出來的原因就是超級電容問題。
是超級電容嗎? 你指的應該是爆漿電容事件吧? 若是這個問題完全和超級電容不相關.
有聽過，汽機車超級電容RCE,現在外掛在電池旁邊，補電池不足的效率部分，真的，曲老師，講的一樣，超級電容有可能取代電池。
现在已经有一些需要快速充电，但对容量要求不高的环境开始使用了。比如有一类手抛的小飞机，就利用了超级电容提供电机运行几十秒，使得小飞机飞得更远一些。充电也非常快而方便。
希望，業界能夠研發出，容量為 1法拉 的電容器。
石墨烯加上6價氮化硼完美了
每次看完老師的視頻，都好像上過一堂課一樣😂😂
謝謝你支持！
,😙😂😁
這讓我想到傳統硬碟開始進入SSD時代時,也是SSD喊了好久,然後開始出現混合碟(純SSD單價過高),再來出現純SSD (量產與技術成熟),然後SSD又有MLC、SLC之爭(耐用度與市場接受度)，這是一場由機械式硬碟遇上瓶頸後開始轉入電子硬碟的過程。
而現在的化學電池被超級電容取代的時機應該也會隨著電動車的市場需要而開始被加速,因為再怎麼利害的化學電池,也無法避免重覆充放電的內傷以及受溫度影響的充放電效能的問題,還有貴金屬造成的單價過高的問題。 更重要的是電容的容量計算相對於化學電池更容易被計算與控制,也更適合大電流的充放電。也許等電動車界的F1比賽跟電動車也開始參與拉力賽,那使用使用超級電容的優勢就會更明顯,市售車使用的超級電容的日子也就不遠了。
需求在哪裏,科技就會走向哪裏~
你的觀點很棒！
超級電容與電池的儲能密度相差很大，而且放電特性完全不同，只能互補不可能替換。
電池是屬於恆壓源，電量釋放曲線幾乎不變，電容放電量與電壓下降成正比，放電越多電壓下越嚴重。這個缺點對於電壓敏感元件是個致命傷，尤其是有功率要求的系統，因為最大輸出是與電壓下降的平方成正比。
超級電容充電比電池快其實是一種錯誤，因為超級電容的容量很小的緣故，若儲存的電能容量和電池一樣，那麼充電時間應該一樣，因為超級電池也是不能違反能量恆守定律。
@@Redogful 目前電容與電池是互補的,這是肯定的,而天生對能量的存放也有自己的限制也是肯定的。
不過在充電時間的計算上,是不是有誤會？因為如果用做功來計算,超級電容在相同的充電時間計算下確實可以完成較多的能量儲存哦！例如電磁砲就是需要在短時間內充能與釋放能量,所以全世界的電磁砲或電磁彈射都是用超級電容做為能量載體,因為電容不是用化學反應,所以充電時升溫沒有化學電池那麼高,所以可以用較高的電壓與電流進行充電。
至於壓敏元件的問題,如果確認使用電容為能量載體時,相對也會設計穩壓元件來支應才是,並不是像抽換4號電池一樣換了就用,這個部份應該不用擔心。
@@NoMoreGodChris 當容量很小，超級電容可以大電流充電，因爲時間很短，影響電網可容許的範圍，如果電網持續大電流負載，那麽必須受電網或充電站的限制。
假定充電站電流極限是1000A，一般上連續工作電流只有他的6分之一。若工作電壓是400V。
3秒的儲能是=1000A*400V*3S=1.2MJ=0.333KWh。
(假定3秒内的電壓變化很少而忽略不計)
如果要和電動車的容量一樣的100KWh，那麽前3秒的大電流作用就不大了。
考慮電容儲能從零，電壓=0V開始充電，最終電壓是400V，電容充電的平均電壓=(400V+0V)/2。
顧及電網的安全，連續電流是I=1000A/6=166.7A。
充電器相的功率當於400V*166.7A=67KW。
根據電容儲能定律E=100KWh=I*t*(400V+0V)/2 。
使用連續充電的時間是t=100KWh*2/400V/166.7A=3h。
這個例子只是說明，超級電容儲能容量小的考慮問題就和大的電量不一樣了。
超級電容也不例外，要遵循能量恆守定律。由於儲能容量相差太大，相對超級電容儲能很小，造成超級電容充電快的錯覺。
@@NoMoreGodChris 標準超級電容的單位最高電壓是2.7V，體積能量密度是4Wh/L，鋰電池是600Wh/L。
要儲存100KWh電能，若使用超級電容3000F，2.5V工作電壓。
每個電容儲能是=(3000F*2.5^2)/2=9,375J=2.6Wh.
那麽需要超級電容的縂數約=100K/2.6=3846枚。
即是400/2.5=160串聯，共24組并聯。修正枚數=3840.
電容容量相當於C=3000F*24/160=450F，耐壓400V。
容積：100KWh/4Wh=25,000L=25立方米。
從上述例子，相同儲能量，以超級電容的容積比是鋰電池的1/150。是無法代替鋰電池。
如何解決電容輸出時 一次性輸出過大? 多個電容控制分開時間差使用嗎?
精彩
不如加大研究快速充电更为实际，如果能像加油一样快，即充电一两分钟可行五佰公里。
如果活性碳換成石墨烯呢?這樣能接收電子電洞會更多嗎?
未來是否有超級電容搭配電池 不管厘電池或是什麼奈米膠體電池等等 是否可以延續更久更穩的電壓 甚至停車短時間回充更快速增加其他的使用頻率
超級電容我們20年前就使用過了，用它來當短時間記憶體的記憶電源用，記得當時的容量都不是很大，幾個法拉而已，而且使用電壓(耐壓)又很低，5V是常見的；好處是極小的體積、及快速的充電、可瞬間提供大電流及極佳的使用壽命，就不知目前此方面的技術是否又有大幅度的突破。
這個資料可以參考一下，超級電容是有許多限制，不過是真的可以用了！
mtbu.kcg.gov.tw/Activities/C002100?CategoryID=fb12bab3-733e-4218-9c6d-0375d3101dc9&id=41895071-e7d7-4b75-9791-fae10a185a2e&PageType=1&Keyword=&PageNumber=1
超級電容運用在車上 利用剎車時充電 輔助起步時的動力
中國003航空母艦電磁彈射器就是用超級電容來儲能，美國福特級用飛輪儲能這種機械式的方式儲存角動量，兩者可靠性超很多
謝謝你提供的資料！
沒有上過大學，但喜歡聽曲老師上課~
謝謝你支持！
你不是正在社會大學學習中嗎?
上過大學也不一定會知道這些科技新知，文科的大學生更不可能知道。
@@arinaina4262 不一定, 在呼有無這方面興趣.
需要材料学有大发展，才有可能，要不只能在玩具上用
專業的講解
大陆已经有使用超级电容组的电动公交车了，乘客上下车的短暂时间内就可以在车站内快速充满电，足够跑几站路程，不错的应用
是的，高雄的輕軌電車也是用超級電容。
曲博您好，目前對超電有興趣，該影片可分享至別的平台嘛嗎?謝謝~~
可以呀！謝謝你！
請曲博有空分析:張量科技一球型馬達
Good Jobs !!!
球形馬達很有創意，它的在 X、Y、Z 軸上做任意轉動，可以在任意角度旋轉的球體運動，我收集資料做一集來介紹好了！
@@Ansforce
Great !!!
Lots thx for your enthusiasm ！
How to knew what brands supercapacitor in China is good ? If compare to Maxwell is more expensive than china made ..how to choose supercapacitor china brands? Pls tell us..
電動車日益風行,未來會面對海量的廢棄電池. 這些廢電池會對環保產生負面影響嗎? 如何能享受電動車帶來的方便, 同時避免廢電池的災害? 請曲博解惑!
沒有說到充放電時間,我去查查看如果符合規格可以使用前置超級電容充電後製LTO電池,這樣大型儲能系統充電速度可以非常快.
1)電池是靠氧化還原反應(redox rxn.)儲存能量，電容則是靠電荷分離(charge separation)儲存能量。
2)超級電容之所以超級就是因為拿來當電極的活性碳粉有著超級的比表面積 (e.g. 1,000~2,000 m^2/g)，做為電荷載體的水有很大的偶極距。
3)而且因為沒有氧化還原過程，所以超級電容充放電次數與速度遠遠超過鋰電池。
4)超級電容幾乎不會損壞，除非分隔正負極的絕緣隔離膜破裂。
5)常見的超級電容損壞是水份過度蒸發，通常只需要補充2D水即可修復。
謝謝你的資料，很專業唷！
2D水是指純水嗎？
@@user-bx6sz6ho1s 2D水 = Double Distil Water 二次蒸餾水，超純水
Tks
超容能改善自放电問題?才是関件!
表面積大是活性碳的孔越多
对超级电容器很惊叹！
演算法帶我來到這個優質頻道了
謝謝你支持！
請問能將核癈料外包磁鐵做成电池嗎？
這玩意用在電磁砲上可以有效降低充電時間...
曲博的專業絕是叫好又叫座⋯⋯
謝謝你支持！
超级电容好多年前就有了，估计有十年了吧，08年奥运和上海世博会上都有几辆超级电容的巴士运行，但是没办法真正市场化，应该是与锂电池相比还有某些缺陷吧。
這種長知識的視頻多一些...減少一些雜七雜八的東西...
RUclips視頻世界會更美好...感謝分享
謝謝你的支持！
行車紀錄器該不會是NEXTBASE?
曲博 好 超級電容 約 30年前就有 是日本一家公司生產 如路邊太陽能燈 就是用此電容 沒有電池 晚上就有電釋放 也當時很多產品 如計算機 我曾買來拆 看 是薄片材料問題 因為貴 儲電不多 我就停頓
超級電容目前的情況還不足以取代電池。
適合快充快放，可頻繁充放電的場境，例如，電動車既有鋰電池，也有超級電容。
鋰電池做為備用電池，超級電容做為主要電池。
馬路停等紅綠燈時就可以為超級電容充滿電，當然，路口前几個位置要設有智能充電裝置。
在郊外，路口充電座少，或距離長，無法及時替超級電容充電時，就自行啟用鋰電池。
這個點子不錯唷！
車上的鐵鋰電池並聯超級電容，有什麼優缺點，可否說明詳細呢？
請問您說的行車紀錄器在那裏可以買到?
確實，行車記錄器有40秒的電容
近期有一則國際關注的議題，就是日本核能水倒入海洋。我在想不如把核能水電解成氫氧，總不比倒入海洋的代價還高吧 ! 不曉得曲博如何看這可行性?!
核能廢水含有放射性，這個如果電解成氫或氧應該放射性還是存在氣體內，這是個好問題，要請教核能專家，不過美國的三哩島核災就是把含有放射性水變成水蒸氣再釋放在大氣中，這個還是會有污染的。
請問曲博老師您怎麼看特斯拉的4680電池呢。這顆電池好像是(利用乾電極技術結合現有鋰離子電池產線，馬斯克收購的那家超級電容Maxwell)。是不是能理解成~在固態電池普及之前，這顆電池有可能拉開與他廠電池技術差距呢，謝謝
一次看懂電動車鋰電池：特斯拉4680電池與半固態鋰電池未來發展
ruclips.net/video/z89I8kpMyZk/видео.html
比表面積大情形下，上面累積的電荷距離也會越近，那同性電荷會有相斥的問題嗎?
好問題耶！！
超级电容目前的瓶颈卡在哪里？哪些地方是需要突破的？
要取代還早, 電池也會進步的.
鈉電池
对空间不敏感的设备，适用于超级电容器
10wh/kg，也就是用在手機的話（15wh）需要1.5kg的電容？
電容式靜電 原理儲存電量？ 電容 會 瞬間放電 像電風扇的啟動電容？
風扇的起動電容在於相的改變，產生磁性差，誘導風葉轉動，
法拉电容现在能量密度太低了 跟锂电池不是一个量级的
請教一下曲博及各位大嘍，有沒有超級電容的國際規範啊? 例如GB或JIS或IEC標準，老闆想開一款超級電容規格。 以上請教
电容的作用之一就是储能，想要取代现在的电池还是太难了
是緩衝作用 就像車體與車輪之間的彈簧
现在量产的超级电容做的最好的是skeletontech的石墨烯超级电容，power密度做到了34.6kw/kg，enegy密度也只有7.1wh/kg.其他大量的产品都不是量产或者是所谓的hybrid.这家公司下一代产品称能做到11.1 wh/kg.
那它存電可以放多久是重點
這種東西目前好用的地方就是在市區的交通工具
可以短時間充放電
市區可以有密集充電站來使用
電容特性失電速度快
這種的能撐多久
我看了下方很多留言，其實我研究超電十多年，我從不往超電取代電池的想法走，我都朝功能性領域，如：-55度～90度，單顆電壓我可以做到12，24，48伏，可以過SMT錫爐，瞬間放電us秒速度，體積可以只要5x5x5mm，這些應用都有，都是電池切不進來的，碳系超電也切不進，所以跟電池打一定死，容量不用高，要朝功能性，才會有超電的一些市場應用。
謝謝你的資訊，說的很好。
@@Ansforce 不過市場還是小，走起來很艱辛
這個頻道不會喇叭 真好
應該可以先用在油電車吧
如果電池使用的環境不需要講究體積和成本的話，現在就可以直接配置超級電容來替代電池。
所以目前電動車充電時間的問題可以靠這解決
無法,請參考能量密度極低部分.
開始使用了嗎
Supercapacitors have very high power density but relatively low energy density. Li-Ion batteries, on the other hand, have higher energy density and lower power density in comparison. They compliment each other more than competete directly.
Great point!
Sir, would you please explain what’s power density and what’s energy density??
@@cloudhuang6691 Power density is the amount of power output per volume or weight.
希望曲博可以聊聊樹脂電池 謝謝~
還有石墨電池
Vvvv
你講的是工研院之前得獎的那個樹脂電池嗎？後來好像有成立公司，但是一直沒聽說量產。
@@Ansforce 看到一些新聞提到日本三洋化成子公司APB 預計今年開始生產全樹脂電池
我做超電15年了，各種超電材料都做過，目前很難跟電池能量密度比的，超電是功率密度。博士講解的很細緻
謝謝你支持！
一年前看到這個影片
現在很想知道超級電容的發展程度了
一年時間應該沒有太大的改變。
我認為研究超級電池比較實際。
超級電容取代電池，是否也適用於電動車？那固態電池還有市場嗎？
超級電容完全取代電池目前不太可能，因此未來五年還是要先看電池。
好想知道是哪台行車紀錄器喔XD
那是十年前我買的群聯電子做的行車記錄器，你沒看錯，就是設計NAND flash controller的那家公司，他們曾經有一個部門在做電子產品，後來這個部門收掉了！
電力重量密度決定它的未來
聽了幾分鐘講座，極度懷疑博主本人對相關基本概念並非嫻熟，理解十分表面，于是生硬搬運。
那裡表面，要指出來吧！我講這種深度已經有許多網友反應講太深了！