Kapasitor memiliki sejumlah sifat yang hebat. Pertama, mereka menyimpan daya sebagai muatan listrik, bukan energi kimia. Hal ini biasanya memungkinkan waktu pengisian yang hampir instan dan arus keluaran puncak yang sangat tinggi. Mereka dapat bertahan hingga ratusan ribu siklus pengisian-pengosongan, dibandingkan dengan ratusan siklus untuk baterai yang telah mengalami siklus penuh. Jadi, apa masalahnya?
Baterai memberikan tegangan yang cukup konstan selama masa pakai yang lama. Tergantung pada perangkatnya, Anda mungkin mengalami masalah kinerja menjelang habisnya daya baterai. Ponsel pintar, misalnya, masuk ke mode hemat daya. Hal ini bukan hanya untuk membuatnya tetap berfungsi lebih lama, tetapi juga untuk mencegah mati mendadak tanpa peringatan.
Seperti yang Anda lihat, tegangan turun saat baterai hampir habis. Di ponsel Anda, terdapat sirkuit konversi daya, bagian dari manajemen daya secara keseluruhan, yang berfungsi untuk mengubah daya baterai yang tidak terlalu konstan menjadi daya sistem yang diatur dengan sangat ketat (mungkin sejumlah tegangan yang berbeda). Perhatikan ada hubungan penting di sini: daya = arus * tegangan. Jadi, untuk mempertahankan daya yang sama, saat tegangan turun, sirkuit saya harus menarik arus lebih banyak.
Setiap baterai memiliki sedikit hambatan internal, dan karena hubungan lain yang disebut Hukum Ohm, Anda tahu bahwa akan ada penurunan tegangan pada baterai. Pada gambar, Vout = V0 − r * I, di mana I adalah arus. Dengan demikian, ketika V0 saya turun dan rangkaian manajemen daya saya harus menarik lebih banyak arus untuk memberikan daya yang sama, tegangan keluaran baterai turun lebih cepat. Hal ini membatasi arus keluaran maksimum baterai, dan juga berarti baterai akan cepat habis ketika hampir kehabisan daya.
Namun, tegangan keluaran, arus puncak, dan daya total dalam kapasitor menurun secara eksponensial seiring waktu. Kapasitor memiliki satu keunggulan: ia menyimpan muatan listrik, bukan mengubah muatan listrik menjadi muatan kimia seperti pada baterai, sehingga meskipun ada hambatan internal, hambatan tersebut sangat kecil dan biasanya dapat diabaikan. Kapasitor dapat memberikan arus yang sangat tinggi dalam waktu singkat.
Namun untuk memberi daya pada suatu perangkat, kapasitor bermasalah. Ingat keinginan saya untuk menjaga daya konstan mengalir ke sistem manajemen daya saya, dan bahwa daya = arus * tegangan. Saat tegangan kita turun dengan cepat, kita harus mengimbanginya dengan arus yang meningkat dengan cepat untuk memberikan daya yang sama. Arus yang sangat tinggi membuat rangkaian menjadi jauh lebih mahal, komponen konversi daya lebih besar, lebih banyak kehilangan daya pada papan sirkuit, dll... masalah dasar yang sama seperti baterai menjelang akhir masa pakainya, hanya saja ini mulai terjadi sangat awal dalam masa penyimpanan daya kapasitor. Dan saat kapasitor menipis, arus puncak, meskipun masih relatif tinggi, juga menurun.
Masalah lainnya adalah kapasitor ultra modern memiliki energi spesifik yang jauh lebih rendah daripada baterai. Kapasitor ultra terbaik di pasaran mampu mencapai 8-10 Wh/kg, sedangkan sebagian besar hanya sekitar 5 Wh/kg. Baterai Li-ion terbaik menghasilkan hampir 200 Wh/kg, dan banyak formulasi dapat mencapai lebih dari 100 Wh/kg. Jadi, Anda membutuhkan berat sekitar 20 kali lipat untuk menggunakan kapasitor ultra. Bahkan mungkin lebih, karena pada titik tertentu selama pengosongan, tergantung pada aplikasinya, tegangan akan turun terlalu rendah untuk dapat digunakan, sehingga daya tidak terpakai. Selain itu, tidak seperti kapasitor tradisional, kapasitor ultra juga memiliki resistansi internal yang relatif tinggi. Jadi, kapasitor ultra tidak selalu dapat mendukung pertukaran tegangan dengan arus yang besar.
Kemudian ada pelepasan daya sendiri: seberapa cepat daya "bocor" dari perangkat penyimpanan. Sel NiMh memang tangguh, tetapi pelepasan daya sendirinya bisa mencapai 20–30% per bulan. Sel Li-ion mengurangi ini menjadi kurang dari 2% per bulan tergantung pada teknologi Li-ion tertentu, mungkin 3% pada beberapa sistem tergantung pada beban pemantauan baterai. Ultracapacitor saat ini kehilangan daya hingga 50% pada bulan pertama. Hal itu mungkin tidak menjadi masalah pada perangkat yang diisi ulang setiap hari, tetapi hal itu sangat membatasi penggunaan kapasitor dibandingkan baterai, setidaknya sampai desain yang lebih baik dibuat.
Dan karena Anda membutuhkan begitu banyak, biaya ultracapacitor saat ini bisa 6 hingga 20 kali lipat biaya baterai. Jika aplikasi Anda membutuhkan keluaran daya yang sangat kecil, terutama dengan lonjakan arus tinggi yang sangat singkat, ultracapacitor mungkin menjadi pilihan. Jika tidak, ultracapacitor tidak akan menjadi pengganti baterai dalam waktu dekat.
Untuk aplikasi arus tinggi seperti mobil listrik, ultracapacitor belum benar-benar menjadi pertimbangan yang berguna sebagai komponen tunggal. Meskipun sistem yang menggunakan ultracapacitor dan baterai bisa sangat menarik, karena perbedaan keduanya sangat saling melengkapi, yaitu transfer arus tinggi dan umur pakai yang panjang dari ultracapacitor dibandingkan dengan energi spesifik/kepadatan energi yang tinggi dari baterai. Dan ada banyak pekerjaan yang sedang dilakukan untuk menghasilkan ultracapacitor yang jauh lebih baik, serta baterai yang jauh lebih baik. Jadi mungkin suatu hari nanti ultracapacitor akan mengambil alih lebih banyak tugas baterai pada umumnya.
Artikel dari: https://qr.ae/pCacU0
Waktu posting: 06-Jan-2026