Словарь нанотехнологий
Суперконденсатор

Суперконденсатор

Термин

суперконденсатор

Термин на английском

supercapacitor

Синонимы

Ионистор, супер-конденсатор, ультра-конденсатор, ultracapacitor, electric double-layer capacitor

Связанные термины

пористый материал , углеродные наноматериалы

Определение

В  суперконденсаторах энергия (заряд) 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 заводе-изготовителе).

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 заряжённости.

· 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.

Авторы

• Разумовский Алексей Сергеевич, к. ф.-м. н
• Толкачев Николай Николаевич, к.х.н.

Ссылки

1. Ионистор / Википедия-свободная энциклопедия URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ионистор

Иллюстрации

	Супер-конденсаторы (ионисторы) серии MC2600 фирмы Maxwell Technologies, ёмкостью 2600 фарад. Источник: http://www.maxwell.com/
	Сравнение конструктивных схем трёх конденсаторов. Слева: «обычный» конденсатор, в середине: электролитический, справа: ионистор. Источник: Ионистор / Википедия-свободная энциклопедия URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Ионистор

Разделы

Интеркаляционные материалы и твердые электролиты для химических источников тока, конденсаторов и т.д.

Объекты традиционных технологий («нанопорошки», нанопористые материалы, золи, гели, эмульсии, наногетерогенные полимеры и т.д.)