エレクトロニクス入門
コンデンサ編 No.8 「電気二重層キャパシタ(EDLC)」
電気二重層キャパシタ(EDLC：Electric Double Layer Capacitor)の原理と構造
通常のコンデンサとバッテリ(二次電池)との中間的な性格をもつ特殊タイプのコンデンサです。バッテリは化学反応によって電荷を蓄えるのに対して、電解液に浸した活性炭電極の表面にイオンを吸着させ、電気二重層(Electric Double Layer)を形成することで電荷を蓄えます。このため、バッテリでは数時間を要する充電も、電気二重層キャパシタは数秒で実現します。また、充電回数が有限であるバッテリと異なり、電気二重層キャパシタは原理的に無制限です。
電気二重層キャパシタの種類
電気二重層キャパシタは、構造・形状から次のように分類されます。チップ型やコイン型のような小型タイプから、円筒型・角型などを多数接続した大型モジュールなど、さまざまなタイプがあります。
電気二重層キャパシタの特長・電気的特性
電気二重層キャパシタは、電解コンデンサよりも大きな静電容量とエネルギー密度をもつ蓄電デバイスです。電子機器のメモリバックアップ、モバイル機器のバッテリ負荷平準化、エナジーハーベスティング、自動車のエネルギー回生など、幅広い分野で応用を拡大しており、さらなるエネルギー密度の向上、充放電特性や温度特性の向上、電極材料の改善などが技術課題となっています。以下に電気二重層キャパシタの主な電気的特性を示します。
●静電容量
活性炭の表面構造(細孔の径の大きさや容積、比表面積)が静電容量に大きく関わります。
●内部抵抗
電気二重層キャパシタは内部抵抗をもつ多数の微小コンデンサが並列接続した等価回路で表されます。内部抵抗は電解液や電極などの抵抗成分で、有効電圧を低下させるため、大電流の充放電ではできるだけ内部抵抗が低いことが望まれます。
●漏れ電流
電気二重層キャパシタを長時間充電すると、時間とともに充電電流は小さくなっていきますがゼロにはならず、ある一定値を示すようになります。これを漏れ電流といい、その大きさは、電極材料、セル構造、使用温度などが関与します。
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