суперконденсатор иначе ионистор; супер-конденсатор; ультра-конденсатор (англ. supercapacitor или ultracapacitor, electric double-layer capacitor) — конденсатор, энергия (заряд) в котором накапливается в форме связанного заряда (двойного электрического слоя) в тонких адсорбционных моно- и полимолекулярных слоях (пленках) на границе «электрод-электролит».

Описание

Электроды суперконденсатора, реализующие процесс накопления заряда в двойном электрическом слое на поверхности раздела (контакта) электрода и электролита, должны иметь очень высокоразвитую поверхность — порядка 1000 м2/г и выше, чтобы обеспечить приемлемую для практики удельную энергию. В связи с этим в настоящее время в качестве электродов суперконденсаторов применяют углеродные объемно-пористые материалы (активированный уголь, углеродную ткань и т. д.). Однако электроды из углеродных материалов имеют высокое удельное электрическое сопротивление и высокое сопротивление электрических контактов с токоподводами. Кроме того, такие электроды при работе с водным электролитом имеют предел рабочего напряжения менее 1 В, так как при больших напряжениях возможно протекание необратимых электрохимических реакций, приводящих к разрушению тонкой структуры углеродных материалов и резкому уменьшению срока эксплуатации электродов. Переход к органическим и твердым электролитам позволяет повысить рабочее напряжение до 3 В, но ценой резкого уменьшения удельной проводимости электролита, и, следовательно, — повышения внутреннего сопротивления конденсаторов и соответствующего уменьшения удельной мощности.

Суперконденсаторы имеют несколько преимуществ над обычными химическими источниками тока — гальваническими элементами и аккумуляторами:

  • высокие скорости зарядки и разрядки;
  • малая деградация даже после сотен тысяч циклов заряда/разряда;
  • малый вес;
  • низкая токсичность материалов;
  • высокая эффективность (к. п. д. более 95 %);
  • неполярность (хотя на ионисторах и указаны «+» и «–», это делается для обозначения полярности остаточного напряжения после его зарядки на заводеизготовителе);

К недостаткам суперкондесаторов можно отнести:

  • удельная энергия (1–10 Вт · ч/кг) меньше, чем у стандартных аккумуляторов (> 20 Вт · ч/кг);
  • напряжение зависит от степени заряженности;
  • возможность выгорания внутренних контактов при коротком замыкании;
  • высокий саморазряд;
  • низкое напряжение;
  • малый срок службы (сотни часов) на предельных напряжениях заряда.

Для преодоления некоторых из перечисленных выше недостатков были разработаны электрохимические суперконденсаторы, сочетающие в себе достоинства химических источников тока и суперконденсаторов.

Иллюстрации

Сравнение конструктивных схем трех конденсаторов. Слева: «обычный» конденсатор, в середине: эле
Сравнение конструктивных схем трех конденсаторов. Слева: «обычный» конденсатор, в середине: электролитический, справа: ионистор.

Авторы

  • Разумовский Алексей Сергеевич
  • Толкачев Николай Николаевич

Источник

  1. Ионистор // Википедия, свободная энциклопедия. — http://ru.wikipedia.org/wiki/Ионистор (дата обращения: 01.08.2010).

Напишите нам