Технология EDLC
Структура суперконденсаторов
В состав суперконденсатора (ионистора) входят два погруженных в электролит электрода, и сепаратор. Задача последнего заключается в предотвращении перемещения заряда между двумя электродами, имеющими противоположную полярность.
Принцип работы суперконденсатора
Суперконденсатор запасает энергию за счет электростатических зарядов, которые создаются на противоположных поверхностях электродов, относящихся к двойному электрическому слою. Этот слой создается между электролитом и электродами. В процессе зарядки распределенные случайным образом ионы электролита перемещаются в сторону поверхности электрода, имеющего противоположную полярность. Данный процесс имеет физическую, а не химическую природу. Кроме того, он полностью обратим. Во многом именно этим определяется высокая мощность суперконденсаторов, их длительный срок эксплуатации, продолжительное время хранения и легкость технического обслуживания.
Суперконденсатор – это уникальное устройство для накопления энергии, которое одновременно имеет высокую мощность и высокую энергоемкость. Этим оно отличается от традиционных аккумуляторных батарей и конденсаторов.
Высокая энергоемкость суперконденсаторов в сравнении с привычными электролитическими конденсаторами создается за счет материала электрода. В этом качестве выступает активный углерод, который имеет две важные особенности:
- чрезвычайно большая площадь поверхности;
- малое расстояние между разделенными зарядами.
От традиционных батарей суперконденсаторы выгодно отличаются высокой мощностью, длительным сроком хранения и продолжительным сроком службы, который объясняется особым механизмом накопления энергии. В обычных аккумуляторах накопление и отдача энергии осуществляется за счет происходящей внутри электродного материала химической реакции. Многократное прохождение таких процессов неминуемо приводит к деградации данной системы.
Суперконденсаторы, как уже говорилось выше, работают на основе физического явления разделения зарядов, которое происходит между ионами электролита и зарядом на электроде. Здесь осуществляется физический и легко обратимый процесс, поэтому ионисторы способны гораздо быстрее отдавать энергию. Кроме того, они делают это с большей мощностью в сравнении с батареями, в которых происходит медленная химическая реакция. В результате суперконденсаторы готовы выдержать сотни тысяч циклов, и это не приведет к каким-либо значительным изменениям в их показателях.
Заряд и разряд ионистора
Суперконденсаторы отличаются по своим зарядно-разрядным характеристикам от традиционных батарей. У аккумуляторов график напряжения обладает нелинейной формой с горизонтальным участком. У графика для ультраконденсаторов наблюдается постоянный наклон. Имеющееся линейное соотношение с напряжением с помощью специального преобразователя меняется на постоянное напряжение. Количество накопленной конденсатором энергии с легкостью вычисляется посредством измерения напряжения.
Формулы для определения энергии в конденсаторе
Рабочие характеристики суперконденсаторов и аккумуляторов определяются в разных величинах измерения – Фарадах и Ампер-часах. При переходе на ионисторы это может смутить неподготовленного пользователя. Для легкого вычисления количества энергии в конденсаторе используется следующая формула:
Энергия (Дж) = 1/2*Емкость (Ф) * Напряжение в квадрате (В)
Мы рекомендуем осуществлять разрядку суперконденсаторов со 100% до 50% от значения их номинального напряжения. При этом Вы получите 75% энергии хранящейся в накопителе.
Интересные ссылки: