Superkondensatory: nowe technologie w magazynowaniu energii

Superkondensatory zawdzięczają swoją nazwę wyjątkowo dużej pojemności, mierzonej w faradach, która jest kilka tysięcy razy większa niż pojemność standardowych kondensatorów, przy zachowaniu stosunkowo niewielkich wymiarów. Ich budowa różni się od kondensatorów elektrolitycznych. Wykorzystują dwie elektrody wykonane z węgla aktywnego o porowatej strukturze, która zapewnia ogromną powierzchnię aktywną, mającą kluczowy wpływ na parametry urządzenia. Elektrody są oddzielone separatorem.

W elektrolicie, pomiędzy okładkami, swobodnie przemieszczają się jony. Po przyłożeniu napięcia dodatnie jony kierują się w stronę elektrody ujemnej, a ujemne do dodatniej. Na granicy elektrody i elektrolitu powstają dwie warstwy, tworzone przez zebrane jony oraz zgromadzony ładunek elektryczny. To właśnie obecność podwójnej warstwy ładunków w połączeniu z dużą powierzchnią elektrod odpowiada za wysoką pojemność superkondensatorów.

Stosowane w superkondensatorach elektrolity dzielą się na trzy główne grupy: organiczne, wodne oraz ciecze jonowe. Przykładami organicznych elektrolitów są te oparte na węglanach propylenu lub acetonitrylu. Elektrolity acetonitrylowe cechują się niższą rezystancją, jednak ich zastosowanie jest ograniczone przez wrażliwość na temperaturę. Ponadto, w przypadku spalania, mogą one uwalniać toksyczne opary cyjanku potasu. W związku z tym, producenci tacy jak Nippon Chemi-Con, dbający o bezpieczeństwo użytkowania, preferują elektrolity organiczne o bardziej stabilnych właściwościach.

Główną zaletą superkondensatorów EDLC, poza wyjątkowo dużą pojemnością, jest niezwykle krótki czas ładowania i rozładowania w porównaniu z akumulatorami. Jest to możliwe dzięki niskiej rezystancji wewnętrznej, umożliwiającej pracę z prądami o dużym natężeniu, sięgającymi nawet kiloamperów, co przekłada się na wysoką gęstość mocy.

Żywotność superkondensatorów wynosi miliony cykli ładowania i rozładowania, co znacząco przewyższa możliwości akumulatorów. Dzięki temu idealnie sprawdzają się w zastosowaniach wymagających długich interwałów serwisowych, zwłaszcza w miejscach o utrudnionym dostępie. Kolejną istotną zaletą jest odporność na niskie temperatury, w których akumulatory kwasowe tracą znaczną część swojej pojemności.

Superkondensatory są również lekkie, cechują się długą żywotnością wynikającą z braku reakcji elektrochemicznych, oraz są przyjazne środowisku, ponieważ nie zawierają szkodliwych materiałów i są łatwe do recyklingu.

Jednym z ograniczeń jest jednak niskie dopuszczalne napięcie pracy, wynoszące od 2 do 3 V w zależności od rodzaju elektrolitu. Z tego powodu w praktyce stosuje się moduły szeregowe, składające się z kilku ogniw. Moduły te dostępne są zarówno jako standardowe produkty katalogowe, jak i w wersjach dostosowanych do specyficznych wymagań klientów.

Superkondensatory EDLC znajdują zastosowanie w wielu różnorodnych dziedzinach, od systemów zasilania awaryjnego UPS, poprzez pojazdy elektryczne i hybrydowe, instalacje fotowoltaiczne oraz wiatrowe, po systemy alarmowe i przeciwpożarowe, elektronarzędzia, aparaturę medyczną, a także urządzenia konsumenckie, takie jak laptopy i telefony.

Często są wykorzystywane jako wsparcie dla akumulatorów, szczególnie w aplikacjach wymagających absorpcji dużych ilości energii w krótkim czasie, na przykład podczas odzyskiwania energii z hamowania pojazdów. Dzięki swoim właściwościom superkondensatory skutecznie zwiększają efektywność energetyczną takich systemów.

EDLC- funkcje w produktach

Superkondensatory EDLC Nippon Chemi-Con

Firma Nippon Chemi-Con z siedzibą główną w Osace w Japonii, została założona w 1931 roku i jest światowym producentem różnorodnych komponentów elektronicznych, głównie kondensatorów. Rekomendowane serie superkondensatorów EDLC Nippon:

• nadają się do magazynowania energii elektrycznej, krótkotrwałego podtrzymania zasilania,
• dopasowane do odzyskiwania energii i używania w systemach związanych z uruchamianiem/zatrzymaniem pojazdów,
• mogą być montowane poziomo.

• wysokie napięcie pracy 2.8 V,
• nadają się do magazynowania energii elektrycznej, krótkotrwałego podtrzymania zasilania,
• mogą być używane przy napięciu 3 V (-40…+50°C) w zależności od różnicy temperatur.

• seria DXG zapewnia jeszcze większą gęstość mocy,
• praca w wysokiej temperaturze otoczenia (+85°C),
• nadają się do magazynowania energii elektrycznej, krótkotrwałego podtrzymania zasilania,
• dopasowane do odzyskiwania energii i używania w systemach związanych z uruchamianiem/zatrzymaniem pojazdów.

• bardzo niska wartość DCIR (Direct Current Internal Resistance) nawet w niskich i wysokich temperaturach,
• wykorzystują wysoce bezpieczny elektrolit,
• idealne jako zapasowe źródło zasilania podzespołów elektrycznych pojazdów.

• podwyższone napięcie znamionowe do 2.7 V,
• długa żywotność 2kh,
• oszczędność miejsca, dzięki mniejszej objętości w przypadku modułów DLCAP,
• seria nadaje się do podtrzymania zasilania.

Oferta Samwha Capacitor

Firma Samwha Capacitor Group, założona w 1956 roku w Korei Południowej, należy do światowych liderów w dziedzinie rozwoju i produkcji różnorodnych elementów pasywnych, w tym kondensatorów ceramicznych MLCC, elektrolitycznych, EDLC, warystorów, filtrów EMI, cewek indukcyjnych i innych.

Rekomendowane serie superkondensatorów EDLC Samwha to:

Serie DH, DV, DT charakteryzują się:

• wysoką gęstością mocy,
• szybkim ładowaniem i rozładowaniem,
• bardzo niską rezystancją wewnętrzną.

Serie DB, DK, DA charakteryzują się:

• średnimi rozmiarami,
• dużą pojemnością,
• niską rezystancją,
•  wytrzymałością:

o  2.5V 70°C 2000 h (DB),

o  2.7V 85°C 1500 h (DK),

o  3.0V 65°C 1500 h (DA).

Seria DM to moduły kastomizowane, które zapewniają ochronę przeciwprzepięciową poszczególnych ogniw oraz efektywne odprowadzanie ciepła na zewnątrz.

Serie DS, DJ charakteryzują się:

• małymi rozmiarami,
• dużą pojemnością,
• niską rezystancją,
• wytrzymałością:

o  2.5V 70°C 1000 h (DS),

o  2.7V 65°C 1000 h (DS),

o  3.0V 65°C 1000 h (DS),

o  2.5V 85°C 1000 h (DJ).

Skontaktuj się z nami

Masters jest oficjalnym dystrybutorem firmy Nippon i Samwha. Jeżeli są Państwo zainteresowani ofertą superkondensatorów EDLC lub innych, chcą porozmawiać o swoim projekcie i możliwościach użycia prezentowanych produktów, zachęcamy do kontaktu pod adresem zakupy@masters.com.pl lub bezpośrednio z wybranym biurem obsługi klienta.

Zapraszamy na TEK.day Wrocław, 6 marca 2025. Zapisz się tutaj!