RUSENG

Основные типы продукцииНаправления деятельностиПрименениеУслугиОформить заказ

Научно-Исследовательский проектно-конструкторский и технологический Аккумуляторный Институт

Контакты
Каталог
Компания
Главная
   

СУПЕРКОНДЕНСАТОРЫ (МЭАБ)

Как электрический прибор суперконденсатор известен уже более пятидесяти лет. В Советском Союзе эти приборы чаще именовались «ионисторы». Оба названия можно встретить и сейчас. Физические принципы, лежащие в основе работы прибора, изучаются уже более ста лет, однако и в наши дни существующие конструкции всё ещё далеки от идеала. Суперконденсатор, как и обычный конденсатор, запасает энергию в электрическом поле между двумя проводниками, разделенными непроводящим зазором. В качестве одной обкладки выступает сильно развитая поверхность пористого проводника, а вторая состоит из электролита, т.е. раствора обладающего ионной проводимостью. Ионы в растворе окружены «шубой» состоящей из молекул растворителя. При малых напряжениях ион не может «сбросить шубу» и подойти к проводящему электроду на расстояние достаточное для протекания тока. Ток в цепи не проходит. Формируется что-то вроде тонкого изоляционного слоя между электродом и ионами в растворе. Этот объект так и именуется – двойной электрический слой. Его толщина сопоставима с размерами иона, т.е. крайне мала. Она же определяет величину ёмкости в формуле для вычисления ёмкости конденсатора:

 

С ~ S / d

 

Где С –электрическая ёмкость, S – площадь электрода, d – расстояние между электродами.

 

В традиционных конденсаторах, где изолятор изготовлен из обычных изоляционных материалов, толщина изолятора редко бывает меньше десятой-сотой части миллиметра. А вот в суперконденсаторах толщина «изоляционного слоя» в миллион раз тоньше. Обычно электроды суперконденсаторов изготавливают из сильнопористых материалов с большой площадью поверхности. Например, из различных видов активированных углеродных материалов. Большая площадь поверхности S, малая толщина диэлектрического слоя d, отсюда очень большие значения ёмкостей С ~ S / d достижимые в суперконденсаторах.

 

Наиболее часто в качестве материалов электродов используется углерод. Обычная хлопчатобумажная ткань после специального обжига в инертной атмосфере превращается в ткань, состоящую из углеродных волокон. Хлопок состоит из целлюлозы, которая с химической точки зрения представляет собой полимер глюкозы. Глюкоза один из членов обширного семейства углеводов. Формулу любого углевода можно представить как Сn(H2O)m , т.е. в полном смысле этого слова углеводороды состоят из углерода и воды, и при нагревании разлагаются на углерод и воду соответственно. Поэтому и целлюлоза при нагревании может быть преобразована в углерод и воду. При этом общая структура материала сохраняется, то, что изначально имело форму волокна, и после разложения будет иметь волокнистую структуру.  Вот из такой преобразованной в углеродный материал ткани и делают электроды суперконденсаторов. С одной стороны, будучи углем, эта материя может быть преобразовано в субстанцию с громадной удельной поверхностью, а с другой уголь неплохой проводник электричества. При этом отдельные волокна служат своего рода проводами. Получается как раз требуемое для суперконденсатора сочетание параметров. К тому же материал получается экологически чистым, имеющим в своей основе возобновляемый природный и практически неограниченный источник сырья.

 

Осталось только собрать из нескольких слоев углеродного материала и металлических токосъемных контактов ячейку, заполнить её электролитом и простейший суперконденсатор готов. Для того чтобы получить конденсатор на большее напряжение, чем доступно для простейшей единичной ячейки, необходимое число ячеек соединяют последовательно в батарею. Так получают суперконденсаторы, рассчитанные на необходимое напряжение и ёмкость.