Что такое ионистор (суперконденсатор)?
Ионисторы — это электрохимические устройства, способные накапливать и подавать электричество большой мощности быстро и в течение большого количества циклов (до миллионов циклов) без снижения производительности.
Простейший ионистор состоит в основном из двух электродов и промежуточного электролита. Электрические заряды располагаются на границе раздела электрод/электролит, химические окислительно-восстановительные процессы отсутствуют. Поскольку физический процесс накопления ограничен, материалы должны иметь большую площадь поверхности для накопления большого количества электрических зарядов.
Ионистор представляет собой двухслойный конденсатор с очень большой емкостью, но с низкими ограничениями по напряжению. Ионисторы, по сравнению с конденсаторами, имеют большую площадь для хранения большего количества заряда, с емкостью в диапазоне фарад (F), и они хранят больше энергии, чем электролитические конденсаторы. Они имеют низкий ток утечки и подходят для многих приложений, которые могут работать в диапазоне 1,8–2,5 В. Срок службы ионисторов составляет 10–20 лет, хотя емкость может быть снижена со 100% до 80% примерно через 8–10 лет.
Благодаря низкому эквивалентному последовательному сопротивлению (ESR) суперконденсаторы обеспечивают высокие токи нагрузки и быструю зарядку. Когда к ионистору прикладывается напряжение, на его поверхности образуются два отдельных слоя заряда, расстояние между которыми меньше, чем у обычных конденсаторов. Вот почему ионисторы часто называют двухслойными электрическими конденсаторами или EDLC.
В чем разница между ионистором и батареей?
Аккумуляторы долгое время были доминирующей формой хранения энергии. Как их побороть конденсатором?
Во-первых, аккумуляторы постепенно теряют способность к перезарядке, в то время как конденсаторы предлагают практически бесконечные циклы заряда и разряда.
Во-вторых, конденсаторы имеют очень низкое внутреннее сопротивление по сравнению с батареями. Они могут обеспечить большую мгновенную мощность, чем батареи.
Для приложений Интернета вещей с механизмом подачи энергии возможность включения таких мощных устройств хранения энергии в микросхему является важным требованием. Суперконденсаторы и микробатареи — два инструмента, которые могут удовлетворить эти потребности.
Литий-ионные аккумуляторы питают почти все современные портативные электронные устройства, а также почти все электромобили. В батареях процесс зарядки и разрядки протекает медленно и может со временем разрушать химические соединения внутри батареи, что приводит к снижению удельной мощности и емкости хранения.
Ионистор использует другой механизм накопления энергии. В них энергия накапливается электростатически на поверхности материала, и химические реакции не происходят. Основным недостатком ионисторов является их низкая плотность энергии по сравнению с батареями. Кроме того, стоимость материалов для ионисторов (таких, как графен) часто превышает стоимость материалов, используемых при производстве аккумуляторов.
Приложения для ионисторов
Ионисторы можно использовать в сочетании с решениями по сбору энергии, которые устанавливаются в ограниченном пространстве. Когда они используются в качестве вспомогательного источника питания для пиковой мощности, вы можете уменьшить размер блоков питания и улучшить общую производительность.
Вот некоторые возможные области применения ионисторов:
- Хранение и резервное копирование данных памяти на случай сбоя питания. Суперконденсаторы можно интегрировать в бытовую электронику, ИТ-устройства и системы связи для защиты содержимого памяти. Связанным приложением является внутреннее резервное питание. Ионисторы могут служить заменой батареи или кратковременным резервным источником питания.
- Электромобили. На автомобили с электрическим аккумулятором влияют такие ограничения, как низкая плотность мощности, ограниченное количество циклов зарядки/разрядки, зависимость от высоких температур и увеличенное время зарядки. Ионисторы преодолевают эти ограничения, хотя они имеют более низкую плотность энергии и более высокую стоимость. Комбинация запоминающих устройств может быть предпочтительным решением. Требования к пиковым нагрузкам, связанные с ускорением или усилиями на крутых подъемах, могут быть выполнены с помощью мощных устройств, таких как батареи ионисторов. Также ионисторы можно использовать в системах рекуперативного торможения.
- Применение возобновляемых источников энергии: в солнечных фотоэлектрических установках необходимо заменять батареи каждые 3–7 лет, поскольку они имеют тенденцию к износу. Использование суперконденсаторов может устранить необходимость частого обслуживания и замены. Кроме того, энергоэффективность является ключевым аспектом производства энергии из возобновляемых источников, и суперконденсаторы демонстрируют более высокую эффективность зарядки, чем батареи.
Суперконденсаторы — это современная технология хранения энергии, которая может стать важной частью многих электронных систем. Литий-ионные аккумуляторы оказались очень успешными, но они никогда не смогут конкурировать с ионисторами по удельной мощности и количеству циклов заряда/разряда.
Компания СЭА предлагает широкий выбор ионисторов от ведущих производителей в области электронных компонентов. Чтобы купить ионисторы от мировых производителей, получить консультацию по суперконденсаторам, узнать подробную информацию или запросить datasheet, обращайтесь в отдел электронных компонентов Компании СЭА по телефону: +38(044) 330-00-88, или присылайте запрос на e-mail: info@sea.com.ua
Написать отзыв