Что такое суперконденсатор?

Стандартные конденсаторы состоят из двух металлических пластин или электродов, разделенных диэлектрическим веществом. При подаче напряжения электроны накапливаются на одном из электродов, накапливая электрический заряд.

Тем временем диэлектрический материал, зажатый между электродами, подвергается процессу, известному как «диэлектрическая поляризация», который способствует увеличению емкости.

Суперконденсаторы работают по тем же принципам, за исключением того, что расклинивающий материал представляет собой электролитический раствор, а не диэлектрическое содержимое. При приложении напряжения образуется «двойной электрический слой», который выравнивает как отрицательные, так и положительные заряды по границам электродов и раствора электролита.

Это место служит складом для электрических зарядов. Активированный уголь часто используется для увеличения размера пограничных областей. Это связано с тем, что емкость суперконденсатора пропорциональна площади «двойного электрического слоя». Этот активированный уголь представляет собой хорошо известный пористый материал с многочисленными поверхностными отверстиями, которые помогают покрывать большую площадь поверхности.

Суперконденсаторы имеют ту же структуру, что и типичная батарея для хранения электроэнергии, благодаря раствору электролита и электродам. В аккумуляторе происходят химические реакции между раствором электролита и электродами; однако суперконденсаторы позволяют электронам перемещаться только между электродами. Из-за этих различий свойства батареи и суперконденсатора различаются.

Каковы преимущества суперконденсатора?

Время зарядки

Время зарядки и разрядки суперконденсаторов такое же, как у обычных конденсаторов. Учитывая их низкое внутреннее сопротивление, они могут получать значительные зарядные и разрядные токи. Полная зарядка аккумуляторов может занять много часов — хорошим примером является батарея сотового телефона, — тогда как суперконденсаторы могут достичь такого же уровня заряда менее чем за две минуты.

Определенная сила

Удельная энергия батареи или суперконденсатора — это показатель, используемый для оценки различных технологий на основе максимальной выходной мощности, деленной на общую массу устройства. Суперконденсаторы имеют удельную мощность, которая в 5-10 раз больше, чем у аккумуляторов. Например, в то время как удельная мощность литий-ионных аккумуляторов составляет 1–3 кВт/кг, типичный суперконденсатор имеет удельную мощность около 10 кВт/кг. Это свойство особенно важно в приложениях, требующих, чтобы устройство хранения высвобождало энергию короткими импульсами.

Жизненный цикл и безопасность суперконденсатора

При несправедливом обращении суперконденсаторные батареи более безопасны, чем стандартные батареи. Известно, что при коротком замыкании батарей они самопроизвольно воспламеняются из-за чрезмерного нагрева; однако суперконденсаторы не так сильно нагреваются из-за их низкого внутреннего сопротивления. 

Суперконденсаторы можно заряжать и разряжать более 15 000 раз с минимальной деградацией, в то время как обычный литий-ионный аккумулятор можно заряжать и разряжать только 300 раз или меньше с такими же потерями. Это делает суперконденсаторы чрезвычайно полезными в приложениях, требующих частого накопления и высвобождения энергии.

Источник: Дотмод