Что такое ионистор (суперконденсатор)?
Что такое ионисторы или, как их еще называют, суперконденсаторы или ультраконденсаторы? Возможно, вы слышали этот термин раньше или, возможно, у вас есть представление о том, как мы используем их в повседневной жизни. Многие люди думают, что это устройства, родственные литий-ионным аккумуляторам. Но это не так. В данном материале мы рассмотрим основы суперконденсаторов и разберем их преимущества и недостатки в качестве носителя энергии.
Если говорить кратко, то суперконденсаторы являются конденсаторами большой емкости. Они имеют более высокую емкость и более низкие пределы напряжения, чем конденсаторы других типов, и функционально они находятся где-то между электролитическими конденсаторами и аккумуляторными батареями.
Особенности ионисторов (суперконденсаторов)
На практике это означает, что они:
- Заряжаются намного быстрее, чем аккумуляторные батареи
- Могут хранить гораздо больше энергии, чем электролитические конденсаторы
- Имеют срок службы (измеренный в циклах зарядки/разрядки) где-то между этими двумя устройствами (больше чем перезаряжаемые батареи и меньше чем электролитические конденсаторы).
Для сравнения срока службы учтите, что, хотя электролитические конденсаторы имеют неограниченное количество циклов зарядки, литий-ионные аккумуляторы в среднем характеризуются от 500 до 10000 циклами зарядки/разрядки. Однако срок службы суперконденсаторов составляет от 100000 до миллиона циклов.
Преимущества и недостатки ионисторов (суперконденсаторов)
К преимуществам суперконденсаторов относятся:
- Балансировка накопления энергии с учетом времени зарядки и разрядки. Хотя они не могут накапливать столько же энергии, сколько литий-ионная батарея сопоставимого размера (они накапливают примерно одну четвертую энергии от веса), суперконденсаторы могут компенсировать это скоростью заряда. В некоторых случаях эта скорость почти в 1000 раз быстрее, чем время зарядки аккумулятора аналогичной емкости. Некоторые электрические игрушки, в которых используются ионисторы, могут заряжаться практически мгновенно. Такие компании, как Nawa, стремятся реализовать ту же идею в реальных электромобилях. Представьте себе электрические автомобили, работающие на суперконденсаторах (а не на перезаряжаемых батареях), которые могут заряжаться полностью за меньшее время, чем требуется, чтобы заправить двигатель на ископаемом топливе бензином, а не часы, которые обычно требуются автомобилям с батарейным питанием.
- Широкий диапазон рабочих температур. Ионисторы имеют гораздо более широкий эффективный диапазон рабочих температур (примерно от -40С до + 65С).
С другой стороны, скорость обмена энергией является в некотором недостатком. Вот некоторые недостатки суперконденсаторов:
- Скорость саморазряда. Суперконденсаторы не подходят для длительного хранения энергии. Скорость разряда суперконденсаторов значительно выше, чем у литий-ионных аккумуляторов; они могут потерять до 10-20 процентов своего заряда в день из-за саморазряда.
- Постепенная потеря напряжения. В то время как батареи обеспечивают почти постоянное выходное напряжение до тех пор, пока оно не будет израсходовано, выходное напряжение конденсаторов линейно уменьшается с их зарядом.
Где применяются ионисторы (суперконденсаторы)
Ультраконденсаторы необычайно хорошо подходят для любого приложения, которое предполагает частые циклы зарядки и разрядки, экстремальные рабочие температуры или быстрый разряд большого количества энергии. Вот несколько интересных приложений для ионисторов:
- Общественный транспорт. Гибридные автобусы и другие транспортные средства (например, небольшие электромобили) могут использовать широкую рабочую температуру суперконденсаторов. Суперконденсаторы могут помочь гарантировать, что транспортные средства будут хорошо работать даже в разгар зимы или в жаркие дни лета. В Китае некоторые гибридные автобусы уже используют суперконденсаторы, а также суперконденсаторы помогают трамваям перемещаться от одной остановки к другой, перезаряжаясь на станциях.
- Гибридный суперконденсатор-аккумулятор. Эта схема будет сочетать быстрое накапливание энергии суперконденсаторов с возможностью длительного хранения у батареи, предлагая лучшее из обоих устройств. Успешное объединение этих технологий улучшит баланс между временем зарядки и диапазоном. Мы также увидим захватывающие возможности для повышения эффективности рекуперативного торможения во всем, от электромобилей до гибридных поездов и строительной техники.
- Стабилизация мощности. Суперконденсаторы полезны для различных приложений, стабилизирующих питание, таких как системы резервного хранения энергии и буферы питания. Они обеспечивают значительную экономию затрат на источники бесперебойного питания при замене электролитических конденсаторов.
Суперконденсаторы находятся где-то между традиционными электролитическими конденсаторами и перезаряжаемыми батареями по сроку службы, накоплению энергии и эффективной рабочей температуре. Они эффективно перекрывают функциональный разрыв между этими двумя технологиями и набирают популярность, поскольку мы разрабатываем новые способы использования их уникальной комбинации возможностей обмена энергией и накопления. Соединение суперконденсаторов с батареями в гибридных ячейках дает возможность получить лучшее из обоих миров.
© digitrode.ru