Іоністори (Supercap, Ultracap, Electric Double Layer Capacitors)

Що таке іоністор (суперконденсатор)?

Іоністори — це електрохімічні пристрої, здатні накопичувати та подавати електрику великої потужності швидко і протягом великої кількості циклів (до мільйонів циклів) без зниження продуктивності.

Найпростіший іоністор складається в основному з двох електродів та проміжного електроліту. Електричні заряди розташовуються на межі розділу електрод/електроліт, хімічні окислювально-відновлювальні процеси відсутні. Оскільки фізичний процес накопичення обмежений, матеріали повинні мати більшу площу поверхні для накопичення великої кількості електричних зарядів.

Іоністор є двошаровим конденсатором з дуже великою ємністю, але з низькими обмеженнями по напрузі. Іоністори, в порівнянні з конденсаторами, мають більшу площу для зберігання більшої кількості заряду, з ємністю в діапазоні фарад (F), і вони зберігають більше енергії, ніж електролітичні конденсатори. Вони мають низький струм витоку і підходять для багатьох додатків, які можуть працювати в діапазоні 1,8-2,5 В. Термін служби іоністорів становить 10-20 років, хоча ємність може бути знижена зі 100% до 80% приблизно через 8-10 років.

Завдяки низькому еквівалентному послідовному опору (ESR) суперконденсатори забезпечують високі струми навантаження та швидку зарядку. Коли до іоністору прикладається напруга, на його поверхні утворюються два окремі шари заряду, відстань між якими менша, ніж у звичайних конденсаторів. Ось чому іоністори часто називають двошаровими електричними конденсаторами або EDLC.

У чому різниця між іоністором та батареєю?

Акумулятори довгий час були домінуючою формою збереження енергії. Як їх подолати конденсатором?

По-перше, акумулятори поступово втрачають здатність до перезарядки, тоді як конденсатори пропонують практично нескінченні цикли заряду та розряду.

По-друге, конденсатори мають дуже низький внутрішній опір у порівнянні з батареями. Вони можуть забезпечити більшу миттєву потужність, ніж батареї.

Для програм Інтернету речей з механізмом подачі енергії можливість включення таких потужних пристроїв зберігання енергії в мікросхему є важливою вимогою. Суперконденсатори та мікробатареї – два інструменти, які можуть задовольнити ці потреби.

Літій-іонні акумулятори живлять майже всі сучасні портативні електронні пристрої, а також майже всі електромобілі. У батареях процес заряджання та розряджання протікає повільно і може з часом руйнувати хімічні сполуки всередині батареї, що призводить до зниження питомої потужності та ємності зберігання.

Іоністор використовує інший механізм накопичення енергії. В них енергія накопичується електростатично на поверхні матеріалу, і хімічні реакції не відбуваються. Основним недоліком іоністорів є їхня низька щільність енергії в порівнянні з батареями. Крім того, вартість матеріалів для іоністорів (таких як графен) часто перевищує вартість матеріалів, що використовуються під час виробництва акумуляторів.

Додатки для іоністорів

Іоністори можна використовувати у поєднанні з рішеннями щодо збирання енергії, які встановлюються в обмеженому просторі. Коли вони використовуються як допоміжне джерело живлення для пікової потужності, ви можете зменшити розмір блоків живлення та покращити загальну продуктивність.

Ось деякі можливі галузі застосування іоністорів:

• Зберігання та резервне копіювання даних пам'яті на випадок збою живлення. Суперконденсатори можна інтегрувати в побутову електроніку, ІТ-пристрої та системи зв'язку для захисту вмісту пам'яті. Зв'язуючою програмою є внутрішнє резервне живлення. Іоністори можуть бути заміною батареї або короткочасним резервним джерелом живлення.
• Електромобілі. На автомобілі з електричним акумулятором впливають такі обмеження, як низька щільність потужності, обмежена кількість циклів заряджання/розряджання, залежність від високих температур і збільшений час заряджання. Іоністори долають ці обмеження, хоча вони мають нижчу щільність енергії та вищу вартість. Комбінація запам'ятовуючих пристроїв може бути кращим рішенням. Вимоги до пікових навантажень, пов'язані з прискоренням або зусиллями на крутих підйомах, можуть бути виконані за допомогою потужних пристроїв, таких як батареї іоністорів. Також іоністори можна використовувати у системах рекуперативного гальмування.
• Застосування відновлюваних джерел енергії: у сонячних фотоелектричних установках необхідно замінювати батареї кожні 3–7 років, оскільки вони мають тенденцію до зношування. Використання суперконденсаторів може усунути необхідність частого обслуговування та заміни. Крім того, енергоефективність є ключовим аспектом виробництва енергії з відновлюваних джерел і суперконденсатори демонструють вищу ефективність зарядки, ніж батареї.

Суперконденсатори — це сучасна технологія зберігання енергії, яка може стати важливою частиною багатьох електронних систем. Літій-іонні акумулятори виявилися дуже успішними, але вони ніколи не зможуть конкурувати з іоністорами за питомою потужністю та кількістю циклів заряду/розряду.

Компанія СЕА пропонує широкий вибір іоністорів від провідних виробників у галузі електронних компонентів. Щоб купити іоністори від світових виробників, отримати консультацію щодо суперконденсаторів, дізнатися докладну інформацію або запросити datasheet, звертайтесь до відділу електронних компонентів Компанії СЕА за телефоном: +38(044) 330-00-88, або надсилайте запит на e-mail: info@ sea.com.ua