Razno

Kaj je Super kondenzator, Supercap ali Ultracapacitor

Kaj je Super kondenzator, Supercap ali Ultracapacitor


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Super kondenzator je posebna oblika kondenzatorja, ki ponuja izjemno visoko kapacitivnost - včasih do veliko farad.

Super kondenzatorji so lahko tudi znani kot superkapi, ultrakondenzatorji, nekatere vrste pa so zaradi svoje strukture znane kot dvoplastni kondenzatorji.

Osnove tehnologije superkondenzatorjev

Tehnologija superkondenzatorjev se razlikuje od običajne kondenzatorje. Sprejeti mora drugačen pristop, da omogoči doseganje izjemno visokih vrednosti kapacitivnosti.

Obstaja več vrst supercap ali ultracapacitor tehnologij, ki jih je mogoče uporabiti, najpogosteje pa je znan kot dvoslojni kondenzator DLC.

Superkondenzator DLC uporablja tehnologijo na osnovi ogljika, ki uporablja organski elektrolit. Ta tehnologija je enostavnejša za izdelavo kot druge vrste, zato je postala širše sprejeta.

Tako kot tradicionalni kondenzatorji imajo tudi superkondenzatorji dve kovinski plošči. Te plošče so prevlečene z aktivnim ogljem, ki je gobastem poroznemu materialu. Te plošče so potopljene v elektrolit, ki vsebuje pozitivne in negativne ione. Ena plošča ali elektroda, prevlečena z ogljikom, je pozitivna, druga pa negativna. Med polnjenjem se ioni iz elektrolita kopičijo na površini vsake plošče, prevlečene z ogljikom.

Ko pride do polnjenja, imajo ogljikove elektrode na svojih površinah dve plasti naboja, kar ima za posledico ime dvoslojni kondenzatorji. Razdalja med obema polnilnima slojema na elektrodi je izjemno majhna, kar pomeni, da je mogoče doseči zelo visoke kapacitivne ravni. Ker so na vsaki elektrodi nabojne plasti, je v resnici superkondenzator dejansko dva kondenzatorja zaporedno, po en na vsaki elektrodi.

Obstajata dve vrsti dvoslojnih kondenzatorjev, ki sta posledica različnih mehanizmov za shranjevanje naboja:

  • Električni dvoslojni kondenzator: EDLC shranjuje energijo v dvoplasti na vmesniku elektroda / elektrolit. Pri tej vrsti kondenzatorja je elektrodni material, ki se uporablja za gradnjo celice, v glavnem ogljikov material.
  • Elektrokemijski dvoslojni kondenzator ali super / psevdokondenzator: superkondenzator vzdržuje faradično reakcijo med elektrodo in elektrolitom v ustreznem potencialnem oknu. Pri tej vrsti superkondenzatorja je elektrodni material sestavljen iz oksidov prehodnih kovin ali mešanic ogljika in kovinskih oksidov / polimerov

Za obe vrsti kondenzatorjev so lahko elektroliti vodni ali nevodni, odvisno od načina gradnje kondenzatorske celice.

Iz tega razloga se superkondenzatorji in dvoslojni kondenzatorji lahko tržijo ločeno z različnimi imeni. Dvoslojni kondenzatorji pogosto nimajo tako visoke ravni kapacitivnosti.

Superkondenzatorske aplikacije

Zaradi zelo velike kapacitivnosti super kondenzatorjev so idealni za različne aplikacije, ki so večinoma povezane z napajalniki.

Ena glavnih načinov uporabe je zaloge za shranjevanje spominov, ki omogočajo, da spomini, ki so odvisni od njihovih zalog, ohranijo podatke, tudi če je napajanje odpravljeno.

Uporabljajo se tudi v neprekinjenih napajalnikih, UPS, kjer lahko zagotavljajo visoko raven moči za kratek interval - dovolj, da oprema deluje, dokler se pwoer ne vrne ali se ne začne rezervno napajanje.

Superkondenzatorji se začenjajo uporabljati tudi v vozilih za zagotavljanje zmogljivosti za povečanje največje obremenitve za vir energije. Uporabljajo se tudi v regenerativnih zavornih sistemih, kjer shranijo energijo, pridobljeno med zaviranjem, za kasnejšo uporabo.

Primerjava superkondenzatorja in baterije

Superkondenzator in nekatere tehnologije baterij tekmujejo za nekatere aplikacije. Oglejte si primerjavo med tipičnim superkondenzatorjem in visoko zmogljivo litij-ionsko baterijsko tehnologijo, ki se uporablja danes. Za primerjavo je bila uporabljena litij-ionska tehnologija, ker je to danes najbolj razširjena baterijska tehnologija z največjo gostoto.

Izvedene primerjave so namenjene le približni oceni in vsaka odločitev mora temeljiti na natančnih podatkih, ki jih dobijo proizvajalci za upoštevane naprave, saj tehnologija na obeh področjih hitro napreduje.

Primerjava med super kondenzatorjem in litij-ionsko baterijo
ParameterSuperkondenzatorLitij-ionski
Celična napetost2,3 - 2,7 V3,6 V
Čas polnjenja1 - 10 sekund10 - 60 minut
Življenjska doba (cikli polnjenja / praznjenja)~ 1 milijon500 - 3000
Specifična energija (Wh / kg)~5100 - 200
Specifična moč (W / kg)do 10 0001000 - 3000
Vzdrževanje izhodne napetostiSlaboDobro
VarnostSorazmerno varen pri zlorabiManj varni in znano je, da eksplodirajo ob redkih priložnostih
Cena na Wh~ 20 enot~ 1 enota
Življenjska doba~ 10 let~ 5 let
Območje delovne temperature~ -40 do + 65 ° C~ 0 do + 40 ° C

Omejitve superkaps

Superkondenzator ali ultrakondenzator se pogosto uporablja za številne aplikacije, komponente pa so na voljo pri številnih dobaviteljih in distributerjih. Vendar pa je nekaj točk, ki jih je treba upoštevati pri razmišljanju o vključitvi enega v novo zasnovo:

  • Največja napetost: Za ultrakondenzatorje obstaja največja napetost. Druge vrste kondenzatorjev je mogoče izdelati za delovanje pri visokih napetostih, vendar so superkondenzatorji običajno omejeni na delovne napetosti v območju od 2,5 do 2,7 V. Mogoče jih je izdelati za delovanje nad 2,8 V, vendar se ugotovi, da se življenjska doba skrajša.
  • Serijsko delovanje: Da bi dosegli večje delovne napetosti za superkondenzatorje, jih lahko namestimo v seriji. S tem se zmanjša skupna kapacitivnost, kot pri vseh serijsko nameščenih kondenzatorjih. Tudi če je treba zaporedno postaviti več kot tri kondenzatorje, je treba uporabiti tehnike izravnave napetosti. Ker so tokovi uhajanja skozi kondenzatorje verjetno različni, napetost, razdeljena na kondenzatorjih, ne bo enaka in eden ali več lahko vstopi v položaj in prenapetost.
  • Samopraznjenje: Samopraznjenje superkondenzatorjev je v nekaterih okoliščinah lahko težava. Izhaja iz uporabljenega elektrolita, kar pomeni, da se lahko shranjena energija v približno enem mesecu zmanjša za 50% ali več. Za primerjavo: baterija na osnovi niklja (NiCd ali NiMH) se samoprazni približno 10% ali več na mesec, Li-ionska baterija pa približno 5% na mesec.

Na splošno omejitve za superkape niso glavno vprašanje. Običajno jih je mogoče premagati na tistih področjih, kjer so problem, in na nekaterih morda ne povzročajo težav.

Povzetek super kondenzatorskega kondenzatorja

Spodnja tabela ponuja nekatere pomembne značilnosti nekaterih bolj pogosto uporabljenih kondenzatorjev iz kovinske folije, ki jih je mogoče upoštevati pri načrtovanju vezij ali zamenjavi starih komponent.

Super kondenzator, povzetek Supercap
ParameterPodrobnosti
Razpon vrednosti~ 0,1 Farad navzgor
Delovna napetostObičajno 2,5 - 2,8 V


Poglej si posnetek: Build A Super Simple Supercapacitor Step by Step (Maj 2022).