Устройство суперконденсатора
Суперконденсатор (ионистор) - это перспективное устройство для накопления электрической энергии. По своим свойствам суперкондесаторы занимают промежуточную позицию между традиционными электролитическими конденсаторами и аккумуляторными батареями. Высокие показатели мощности, энергоемкости и надежности позволяют применять суперконденсаторы как в составе разнообразного электротехнического оборудования (например, в источниках бесперебойного питания, резервных силовых установок, систем компенсации пиковой мощности), так и в качестве автономных источников электрической энергии.
В процессе зарядки суперконденсатора LS Mtron, случайно распределенные в электролите ионы под действием электрического поля перемещаются по направлению к электроду противоположной полярности. Важно, что этот процесс представляет собой чисто физическое явление, а не химическую реакцию, то есть не изменяет молекулярную структуру компонентов суперконденсатора и является полностью обратимым. Поэтому суперконденсаторы LS Mtron обладают большим ресурсом (как по количеству циклов заряд-разряд, так и по продолжительности хранения и использования), чем любые существующие аккумуляторные батареи и не требуют обслуживания на протяжении всего срока службы.
Основные особенности суперконденсаторов LS Mtron
- Номинальное напряжение ≤ 2.8 вольт
- Высокая выходная мощность (в сравнении с аккумуляторными батареями)
- Высокая энергоемкость (в сравнении с обычными конденсаторами)
- Не разрушают окружающую среду
- Не требуют обслуживания
- Работают в широком диапазоне температур (-40° ÷ +65° C)
- Низкое внутреннее сопротивление
- Встроенные механизмы балансировки и защиты от высокого напряжения
- Удобный для масшабирования конструктив при создании высоковольтных модулей
- Эффективный теплообмен
Типовые характеристики суперконденсаторов LS Mtron в сравнении с другими накопителями энергии
| Характеристика | Электролитический конденсатор | Суперконденсатор LS Mtron | Аккумуляторная батарея |
|---|---|---|---|
| Время разрядки | 10-6 … 10-3 секунд | 1 … 30 секунд | 0.3 … 4 часа |
| Время зарядки | 10-6 … 10-3 секунд | секунды … минуты | 0.5 … 5 часов |
| Удельная энергоемкость (Вт*ч/кг) | < 0.1 | 0.1 … 1 | 30 … 100 |
| Удельная мощность (Вт/кг) | > 10 000 | 1 000 … 2 000 | 50 … 200 |
| КПД | ≈ 1 | 0.9 … 0.95 | 0.7 … 0.85 |
| Ресурс | Очень большой | > 500 000 | 500 … 2 000 |
Суперконденсатор и аккумуляторная батарея имеют различные зарядно-разрядные характеристики. У аккумуляторной батареи график имеет характерную область (плато), на которой напряжение остается практически постоянным в течение определенного времени, тогда как у суперконденсатора зависимость напряжения от времени заряда/разряда линейная. Получить постоянное напряжение можно, добавив к суперконденсатору DC-DC преобразователь. Линейная зависимость позволяет легко вычислять остаток накопленной в суперконденсаторе энергии, контролируя выходное напряжение.
Единицы измерения ёмкости
При проектировании устройств с использованием суперконденсаторов могут возникнуть некоторые трудности в связи с использованием разных единиц для указания емкости конденсаторов (Фарад, Ф) и аккумуляторных батарей (ампер-часы, А*ч). Количество энергии, накопленное в конденсаторе, может быть вычислено с использованием следующего выражения:
Энергия (Дж) = 1/2 * Емкость (Ф) * Напряжение2 (В)Полученное значение можно преобразовать в А*ч по формуле:
Энергия (А*ч) = Энергия (Дж) / 3600 (секунд)LS Mtron рекомендует использовать суперконденсаторы в диапазоне напряжения от ½ до максимального (при этом высвобождается ¾ запасенной энергии).
| Рабочее напряжение: 2.8 … 1.4 В |
120 Ф | 0.098 Вт*ч |
| 350 Ф | 0.286 Вт*ч | |
| 3 000 Ф | 2.45 Вт*ч |