¿Cuál es el proceso de fabricación de los supercondensadores?

Supercondensador se refiere a un nuevo tipo de dispositivo de almacenamiento de energía entre un condensador convencional y una batería recargable. Tiene las características de carga y descarga rápida de condensadores y las características de almacenamiento de energía de las baterías.

Los supercondensadores son nuevos tipos de componentes que almacenan energía a través de la capa de interfaz formada entre electrodos y electrolitos. Cuando el electrodo está en contacto con el electrolito, debido a la fuerza de Coulomb, la fuerza intermolecular y la fuerza interatómica, la interfaz sólido y líquido tiene una carga doble estable con símbolos opuestos, que se denomina capa doble de interfaz. Considere el supercondensador de doble capa como dos placas porosas inactivas suspendidas en el electrolito, y el voltaje se carga en dos placas. El potencial agregado a la placa positiva atrae iones negativos en el electrolito, y la placa negativa atrae iones positivos, formando así un capacitor de doble capa en la superficie de los dos electrodos. Según los diferentes materiales de los electrodos, los condensadores de doble capa se pueden dividir en supercondensadores de doble capa de electrodo de carbono, supercondensadores de electrodo de óxido metálico y supercondensadores de electrodo de polímero orgánico. [1]

En comparación con las baterías y los condensadores físicos tradicionales, las características de los supercondensadores se reflejan principalmente en:

(1) Alta densidad de potencia. Hasta 102 a 104 W / kg, mucho más alto que el nivel de densidad de energía de la batería.

(2) Ciclo de vida prolongado. Después de unos segundos de ciclos de carga y descarga en profundidad de alta velocidad de 500.000 a 1 millón de veces, las características de los supercondensadores cambian muy poco y la capacidad y la resistencia interna solo se reducen entre un 10% y un 20%.

(3) Amplio límite de temperatura de trabajo. Debido a que la velocidad de adsorción y desorción de iones en supercondensadores a baja temperatura no cambia mucho, su capacidad cambia mucho menos que la de las baterías. La temperatura de funcionamiento de los supercondensadores comerciales puede alcanzar los -40 ° C ~ +80 ° C.

(4) Exención de mantenimiento. Los supercondensadores tienen una alta eficiencia de carga y descarga, tienen cierta capacidad de sobrecarga y sobredescarga, y pueden recargarse y descargarse de manera constante. En teoría, no hay necesidad de mantenimiento.

(5) Verde. Los supercondensadores no utilizan metales pesados ni otros productos químicos nocivos en el proceso de producción, y tienen una vida útil prolongada, por lo que son un nuevo tipo de fuente de energía ecológica para la protección del medio ambiente. [1]

Para los supercondensadores, se pueden utilizar diferentes métodos de clasificación según el contenido.

Primero, según los diferentes mecanismos de almacenamiento de energía, los supercondensadores se pueden dividir en dos categorías: condensadores de doble capa y cuasi condensadores de Faraday. Entre ellos, el condensador de doble capa genera principalmente energía de almacenamiento por adsorción de carga electrostática pura en la superficie del electrodo. Los cuasi-capacitores de Faraday producen principalmente cuasi-capacitores de Faraday a través de reacciones Redox reversibles en y cerca de la superficie de materiales de electrodos activos cuasi capacitivos de Faraday (como óxidos de metales de transición y polímeros poliméricos) para lograr el almacenamiento y conversión de energía.

En segundo lugar, según los tipos de electrolitos, se pueden dividir en dos categorías: supercondensadores de agua y supercondensadores orgánicos.

Además, los supercondensadores simétricos y los supercondensadores asimétricos se pueden dividir en el mismo tipo de material activo.

Finalmente, según el estado del electrolito, los supercondensadores se pueden dividir en dos categorías: supercondensadores de electrolito sólido y supercondensadores de electrolito líquido. [2]

1) Vida: Si la resistencia interna del supercondensador aumenta, la capacidad se reduce J dentro de los parámetros especificados, y se puede extender su tiempo de uso efectivo, generalmente relacionado con sus características según lo estipulado en el artículo 4. Lo que afecta la vida útil es el secado de la actividad y el aumento de la resistencia interna. La reducción de la capacidad de almacenamiento de energía al 63,2% se denomina fin de vida útil.

2) Voltaje: los supercondensadores tienen un voltaje recomendado y un voltaje de funcionamiento óptimo. Si la tensión es superior a la recomendada, la vida útil del condensador se acortará. Sin embargo, el condensador puede funcionar bajo sobrepresión durante un largo período de tiempo. El carbón activado dentro del condensador se descompondrá en gas. Es ventajoso almacenar energía eléctrica, pero no puede exceder 1.3 veces el voltaje recomendado, de lo contrario dañará el Supercondensador debido al alto voltaje.

3) Temperatura: La temperatura de funcionamiento normal del supercondensador es de -40 ~ 70 ° C. La temperatura y el voltaje son factores importantes que afectan la vida útil de los supercondensadores. Por cada aumento de temperatura de 5 ° C, la vida útil del condensador disminuirá en un 10%. A baja temperatura, el voltaje de funcionamiento del condensador aumenta y la resistencia interna del condensador no aumenta, lo que puede mejorar la eficiencia del condensador.

4) Descarga: En la tecnología de carga por pulsos, la resistencia de capacitancia es un factor importante; En descarga de corriente pequeña, la capacidad también es un factor importante.

5) Carga: hay muchas formas de cargar capacitancia, como carga de corriente constante, carga de presión constante, carga de pulso, etc. Durante el proceso de carga, conectar una resistencia a un circuito de condensador reducirá la corriente de carga y aumentará la vida útil. de la batería.

Las precauciones para el uso de supercondensadores incluyen:

1) Los supercondensadores tienen una polaridad fija. Antes de su uso, se debe confirmar la polaridad.

2) Los supercondensadores se deben utilizar a voltaje nominal. Cuando el voltaje del capacitor excede el voltaje nominal, hará que el electrolito se descomponga. Al mismo tiempo, el condensador se calentará, la capacidad disminuirá, la resistencia interna aumentará y la vida útil se acortará.

3) Los supercondensadores no se pueden utilizar en circuitos de carga y descarga de alta frecuencia. La carga y descarga rápida de alta frecuencia conducirá al calentamiento interno del contenedor, la atenuación de la capacidad y el aumento de la resistencia interna.

4) La temperatura ambiente externa tiene una influencia importante en la vida útil de los supercondensadores. Por lo tanto, los supercondensadores deben mantenerse lo más lejos posible de las fuentes de calor.

5) Cuando el supercondensador se utiliza como fuente de alimentación de respaldo, hay una caída de voltaje en el momento de la descarga debido al hecho de que el supercondensador tiene una gran resistencia interna.

6) Los supercondensadores no deben estar en un entorno con una humedad relativa superior al 85% o que contengan gases tóxicos, que pueden causar corrosión en el cable conductor y la carcasa del condensador y provocar la rotura del circuito.

7) Los supercondensadores no se pueden colocar en entornos de alta temperatura y alta humedad. Deben almacenarse a temperaturas de -30 a 50 ° C y una humedad relativa inferior al 60%, y deben evitarse cambios bruscos y bruscos de temperatura, ya que esto provocaría daños en el producto.

8) Cuando el supercondensador se utiliza en una placa de circuito de doble cara, es necesario prestar atención al lugar donde el condensador no puede alcanzar la conexión. Debido a la instalación del supercondensador, se producirá un fenómeno de cortocircuito.

9) Cuando el condensador está soldado a la placa de circuito, la carcasa del condensador no debe tocarse con la placa de circuito. De lo contrario, el material de soldadura se infiltrará en el orificio del cable del condensador, lo que afectará el rendimiento del condensador.

10) Después de instalar el supercondensador, no fuerce la inclinación ni retuerza el condensador, lo que provocará que el cable conductor del condensador se afloje y un rendimiento deficiente.

11) Se debe evitar el sobrecalentamiento del condensador durante la soldadura. Si el condensador se sobrecalienta durante la soldadura, la vida útil del condensador se reducirá.

12) Después de soldar el capacitor, es necesario limpiar la placa de circuito y el capacitor porque ciertas impurezas pueden causar un cortocircuito en el capacitor.

13) Cuando se utilizan supercondensadores en serie, existe un problema de equilibrio de voltaje entre los monómeros. Las series simples pueden hacer que uno o más condensadores de monómero se sobrepresión, dañando así estos condensadores y afectando su rendimiento general. Por lo tanto, cuando se utilizan condensadores en serie, se requiere el soporte técnico de los fabricantes.

14) Otros problemas de aplicación en el uso de supercondensadores deben consultarse con el fabricante o consultar la información técnica relevante en las instrucciones para el uso de supercondensadores.

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