Суперконденсаторы EDLC (электрические двухслойные конденсаторы), иногда также называемые «суперкапами» или «ионисторами«, становятся все более популярными источниками электроэнергии. Они сочетают в себе характеристики электролитического конденсатора и аккумулятора (высокая плотность энергии).
Своим названием суперконденсаторы обязаны своей очень большой емкости, измеряемой в фарадах, которая в 1000 раз превышает емкость классических конденсаторов при небольших размерах. Их конструкция немного отличается от электролитических версий. Они содержат два электрода из активированного угля с пористой структурой, что обеспечивает очень большую активную поверхность и определяет ключевые параметры. Электроды изолированы сепаратором.
После подачи напряжения ионы, свободно перемещаясь между пластинами в электролите, начинают самоупорядочиваться – положительные «прилипают» к отрицательному электроду, а отрицательные – к положительному. При контакте электрода и электролита образуются два слоя на основе прилипших ионов и электрических зарядов, собранных в конденсаторе. Двойной слой зарядов в сочетании с огромной площадью поверхности электродов как раз и отвечает за высокую емкость суперкапов.
Используемые электролиты чаще всего подразделяются на органические, водные или ионные жидкости. Типичными примерами органических электролитов, которые можно найти в суперкапах, являются электролиты на основе пропиленкарбонатов и ацетонитрила. Последние имеют некоторые преимущества, например, меньшее сопротивление, но их характеристики более ограничены температурным режимом. Более того, электролиты на основе ацетонитрила при сжигании могут выделять пары цианида калия, поэтому производители, заботящиеся о безопасности, используют органические электролиты.
Основным преимуществом элементов EDLC, помимо высокой емкости, выступает очень короткое время зарядки и разрядки по сравнению с АКБ, благодаря низкому внутреннему сопротивлению, что позволяет работать с большими токами порядка 1000 ампер. Это также приводит и к высокой плотности мощности.
Срок службы суперконденсаторов исчисляется миллионами циклов заряда/разряда и это тоже преимущество, недостижимое для аккумуляторов. Благодаря этому суперкапы можно использовать в приборах, требующих длительных интервалов обслуживания, например, из-за затрудненного доступа. Еще одним важным преимуществом является устойчивость к низким рабочим температурам, которые в случае с обычными аккумуляторами вызывают значительное снижение емкости.
Кроме того, ионисторы легкие, имеют длительный срок службы из-за отсутствия электрохимических реакций и легко поддаются вторичной переработке, поскольку не содержат вредных для окружающей среды материалов.
Их недостатком может быть низкое допустимое рабочее напряжение (от 2 до 3 В в зависимости от типа используемого электролита). Именно поэтому на рынке часто встречаются модули с несколькими ячейками.
Возможности применения суперконденсаторов EDLC многочисленны — от схем бесперебойного питания до электрических и гибридных транспортных средств, фотоэлектрических и ветровых установок, систем сигнализации и противопожарной защиты, электроинструментов, медицинского оборудования, ноутбуков, телефонов и многих других.
Чтоб лучше понять их параметры, рассмотрим новую серию суперконденсаторов Nippon EDLC. Она подходит для хранения электрической энергии, кратковременного электропитания, ионисторы адаптированы для рекуперации энергии и использования в системах, связанных с запуском/остановкой транспортных средств.
- имеет высокое рабочее напряжение 2,8 В,
- подходит для хранения энергии, кратковременного электропитания,
- можно использовать при напряжении 3 В (–40…+50°С) в зависимости от разницы температур.
Серия DXG обеспечивает еще более высокую плотность мощности, эксплуатация при высокой температуре окружающей среды (+85°С), подходит для хранения энергии, кратковременного электропитания, предназначена для рекуперации энергии и использования в системах запуска/остановки транспорта.
Очень низкое значение DCIR (внутреннее сопротивление постоянному току) даже при низких и высоких температурах. Используют высокобезопасный электролит, идеально подходит в качестве резервного источника питания для электроавто.
- увеличено номинальное напряжение до 2,7 В,
- долгий срок службы 2 х,
- экономия места благодаря меньшему объему в случае модулей DLCAP,
- подходит для резервного питания.
Серии DH, DV, DT характеризуются: высокая плотность мощности, быстрая зарядка и разрядка, очень низкое внутреннее сопротивление.
Серии DB, DK, DA характеризуются: средние размеры и емкость, низкое сопротивление, долговечность: 2,5 В, 70°C, 2000 ч.
Серия DM характеризуется: индивидуальные модули, обеспечивают защиту от перенапряжения для отдельных ячеек и эффективный отвод тепла наружу.
Серии DS и DJ характеризуются: небольшие размеры, большая емкость, низкое сопротивление, долговечность: 2,5 В, 70°C, 1000 ч.
