Что такое суперконденсаторы: история и виды устройств

“Мэк” запустила продажи суперконденсаторов - электрохимических конденсаторов с высокими значениями удельной мощности. В этой статье мы расскажем о том, что такое суперконденсатор, какие виды устройств бывают, и кто их разработал.

Суперконденсаторы - это электрохимические конденсаторы, которые отличаются от обычных долговечностью, более низкими потерями тока и большими значениями удельной мощности. При этом они меньше, чем обычные конденсаторы.

В перспективе суперконденсаторы полностью заменят батареи и станут альтернативными источниками питания в разных областях, например, в такой современной сфере, как строительство электромобилей. Эти приборы уже используют в солнечных батареях и ветроэнергетических установках, так как они аккумулируют избытки энергии и делают работу станций более экономной.

Что такое суперконденсатор?

Суперконденсатор – это тот же аккумулятор но с лучшими свойствами. Он быстрее заряжается и разряжается. Это элемент с двумя электродами, между которыми располагается электролит. Электроды выполнены в виде пластины. Для улучшения электрических параметров суперконденсатора, Иногда пластины покрывают пористым материалом, например, активированным углем, это улучшает показатели суперконденсатора.

Суперконденсатор – это гибрид химической аккумуляторной батареи и обычного конденсатора:

  1. Основное отличие суперконденсатора от обычного конденсатора — это двойной электрический слой. между электродами. В результате внутри него накапливается намного больше энергии.
  2. Суперконденсатор быстрее накапливает и отдает электрический заряд. Благодаря двойному электрическому слою повышается площадь поверхности электродов при тех же габаритах. В устройстве лучше сочетаются электрические характеристики – емкость аккумулятора и скорость конденсатора.

История суперконденсатора

В 1962 году химик американской компании Standard Oil Company Роберт Райтмаер подал заявку на патент, где подробно расписывался механизм сохранения электрической энергии в конденсаторе с «двойным электрическим слоем». В устройстве он уделил большое значение материалу обкладок. У электродов должна быть разная проводимость: один электрод - электронную проводимость, а другой – ионную. В результате, при заряде конденсатора происходило разделение положительных центров и электронов в электронном проводнике, а также разделение анионов и катионов в ионном проводнике.

В 1971 году лицензия досталась японской компании NEC, которая занималась всеми направлениями электронной коммуникации. NEC продолжила развивать технологию суперконденсаторов. Потом суперконденсаторами стали заниматься и другие компании. С 2000-х годов развитие технологии началось во многих странах мира.

Виды суперконденсаторов

Суперконденсаторы делятся на:

  1. Двухслойные конденсаторы (ДСК).
  2. Псевдоконденсаторы.
  3. Гибридные конденсаторы.

В двухслойных суперконденсатор есть два пористых электродов из электропроводящих материалов, разделенных заполненным электролитом сепаратором. Процесс запасания энергии идет за счет разделения заряда на электродах с весьма большой разностью потенциалов между ними. Электрический заряд таких конденсаторов определяется емкостью двойного электрического слоя, то есть отдельного конденсатора на поверхности каждого электрода. Между собой они соединяются последовательно с помощью электролита, который является проводником с ионной проводимостью.

Псевдоконденсаторы уже ближе к перезаряжаемым аккумуляторам. В них имеются два твердых электрода. Принцип действия сочетает два механизма сохранения энергии: фарадеевские процессы, которые схожи с процессами, происходящими в батареях и аккумуляторах, а также электростатическое взаимодействие, свойственное конденсаторам с двойным электрическим слоем. Приставка «псевдо» из-за того, что емкость зависит не только от электростатических процессов, но и быстрых фарадеевских реакций с переносом заряда.

Гибридные конденсаторы – это переходный вариант между конденсатором и аккумулятором. Слово «гибридные» объясняется тем, что электроды в гибридных конденсаторах получаются из разных материалов, а накопление заряда осуществляется по разным механизмам. В большинстве случаев в гибридных конденсаторах катодом является материал с псевдоемкостью. В результате аккумулирование заряда на катоде осуществляется с помощью окислительно-восстановительных реакций, что увеличивает удельную емкость конденсатора, а также расширяет область рабочих напряжений.

В гибридных конденсаторах часто применяют комбинацию электродов из допированных проводящих полимеров и смешанных оксидов.

Еще больше информации о суперконденсаторах, которые продаются в "МЭК", можно узнать в каталоге производителя - компании Green Tech.

Все новости