Was ist der Herstellungsprozess von Superkondensatoren?

Superkondensator bezeichnet einen neuartigen Energiespeichertyp zwischen einem herkömmlichen Kondensator und einer wiederaufladbaren Batterie. Es hat sowohl die Eigenschaften des schnellen Ladens und Entladens von Kondensatoren als auch die Energiespeichereigenschaften von Batterien.

Superkondensatoren sind neue Arten von Komponenten, die Energie über die Grenzflächenschicht zwischen Elektroden und Elektrolyten speichern. Wenn die Elektrode aufgrund der Coulomb-Kraft, der intermolekularen Kraft und der interatomaren Kraft mit dem Elektrolyten in Kontakt steht, weist die feste und flüssige Grenzfläche eine stabile doppelte Ladung mit entgegengesetzten Symbolen auf, die als Grenzflächendoppelschicht bezeichnet wird. Betrachten Sie den Doppelschicht-Superkondensator als zwei inaktive poröse Platten, die im Elektrolyten suspendiert sind, und die Spannung wird auf zwei Platten geladen. Das der positiven Platte hinzugefügte Potential zieht negative Ionen im Elektrolyten an, und die negative Platte zieht positive Ionen an, wodurch ein Doppelschichtkondensator auf der Oberfläche der beiden Elektroden gebildet wird. Entsprechend den verschiedenen Elektrodenmaterialien können Doppelschichtkondensatoren in Doppelschicht-Superkondensatoren aus Kohlenstoffelektroden, Superkondensatoren aus Metalloxidelektroden und Superkondensatoren aus organischen Polymerelektroden unterteilt werden. [1]

Im Vergleich zu Batterien und herkömmlichen physikalischen Kondensatoren spiegeln sich die Eigenschaften von Superkondensatoren hauptsächlich in folgenden Bereichen wider:

(1) Hohe Leistungsdichte. Bis zu 102 bis 104 W / kg, viel höher als die Leistungsdichte der Batterie.

(2) Lange Lebensdauer. Nach einigen Sekunden Hochgeschwindigkeits-Tiefenlade- und Entladezyklen von 500.000 bis 1 Million Mal ändern sich die Eigenschaften von Superkondensatoren nur sehr wenig, und die Kapazität und der Innenwiderstand werden nur um 10% bis 20% verringert.

(3) Breite Arbeitstemperaturgrenze. Da sich die Adsorptions- und Desorptionsgeschwindigkeit von Ionen in Superkondensatoren bei niedriger Temperatur nicht wesentlich ändert, ändert sich ihre Kapazität viel weniger als die von Batterien. Die Betriebstemperatur von handelsüblichen Superkondensatoren kann -40 ° C ~ +80 ° C erreichen.

(4) Befreiung von der Wartung. Superkondensatoren haben eine hohe Lade- und Entladeeffizienz, eine gewisse Fähigkeit zum Über- und Überladen und können stetig aufgeladen und entladen werden. Theoretisch besteht kein Wartungsbedarf.

(5) Grün. Superkondensatoren verwenden keine Schwermetalle und andere schädliche Chemikalien im Produktionsprozess und haben eine lange Lebensdauer. Sie sind daher eine neue Art von umweltfreundlicher Stromquelle für den Umweltschutz. [1]

Für Superkondensatoren können je nach Inhalt unterschiedliche Klassifizierungsmethoden verwendet werden.

Erstens können Superkondensatoren nach verschiedenen Energiespeichermechanismen in zwei Kategorien unterteilt werden: Doppelschichtkondensatoren und Faraday-Quasikondensatoren. Unter diesen erzeugt der Doppelschichtkondensator hauptsächlich Speicherenergie durch Adsorption von reiner elektrostatischer Ladung an der Oberfläche der Elektrode. Faraday-Quasikondensatoren erzeugen Faraday-Quasikondensatoren hauptsächlich durch reversible Redoxreaktionen auf und nahe der Oberfläche von quasi-kapazitiven aktiven Faraday-Elektrodenmaterialien (wie Übergangsmetalloxiden und Polymerpolymeren), um Energiespeicherung und -umwandlung zu erreichen.

Zweitens können sie je nach Elektrolyttyp in zwei Kategorien unterteilt werden: Wasser-Superkondensatoren und organische Superkondensatoren.

Zusätzlich können symmetrische Superkondensatoren und asymmetrische Superkondensatoren in dieselbe Art von aktivem Material unterteilt werden.

Schließlich können Superkondensatoren je nach Zustand des Elektrolyten in zwei Kategorien unterteilt werden: Festelektrolyt-Superkondensatoren und Flüssigelektrolyt-Superkondensatoren. [2]

1) Lebensdauer: Wenn der Innenwiderstand des Superkondensators zunimmt, wird die Kapazität J innerhalb der angegebenen Parameter verringert, und seine effektive Nutzungsdauer kann verlängert werden, im Allgemeinen in Bezug auf seine in Artikel 4 festgelegten Eigenschaften. Was die Lebensdauer beeinflusst, ist das Austrocknen der Aktivität und die Erhöhung des Innenwiderstands. Die Reduzierung der Speicherkapazität auf 63,2% wird als Lebensende bezeichnet.

2) Spannung: Superkondensatoren haben eine empfohlene Spannung und eine optimale Betriebsspannung. Wenn die Spannung höher als die empfohlene Spannung ist, wird die Lebensdauer des Kondensators verkürzt. Der Kondensator kann jedoch über einen langen Zeitraum unter Überdruck arbeiten. Die Aktivkohle im Kondensator zersetzt sich in Gas. Es ist vorteilhaft, elektrische Energie zu speichern, sie darf jedoch das 1,3-fache der empfohlenen Spannung nicht überschreiten, da sonst der Superkondensator aufgrund der hohen Spannung beschädigt wird.

3) Temperatur: Die normale Betriebstemperatur des Superkondensators beträgt -40 ~ 70 ° C. Temperatur und Spannung sind wichtige Faktoren, die die Lebensdauer von Superkondensatoren beeinflussen. Mit jedem Temperaturanstieg von 5 ° C verringert sich die Lebensdauer des Kondensators um 10%. Bei niedriger Temperatur wird die Betriebsspannung des Kondensators erhöht und der Innenwiderstand des Kondensators steigt nicht an, was den Wirkungsgrad des Kondensators verbessern kann.

4) Entladung: In der Impulsladetechnologie ist der Kapazitätswiderstand ein wichtiger Faktor; Bei kleinen Stromentladungen ist auch die Kapazität ein wichtiger Faktor.

5) Laden: Es gibt viele Möglichkeiten, die Kapazität zu laden, z. B. Konstantstromladung, Konstantdruckladung, Impulsladung usw. Während des Ladevorgangs wird durch Anschließen eines Widerstands an eine Kondensatorschleife der Ladestrom verringert und die Lebensdauer verlängert der Batterie.

Die Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung von Superkondensatoren umfassen:

1) Superkondensatoren haben eine feste Polarität. Vor dem Gebrauch sollte die Polarität bestätigt werden.

2) Superkondensatoren sind bei Nennspannung zu verwenden. Wenn die Spannung des Kondensators die Nennspannung überschreitet, zersetzt sich der Elektrolyt. Gleichzeitig erwärmt sich der Kondensator, die Kapazität sinkt, der Innenwiderstand steigt und die Lebensdauer verkürzt sich.

3) Superkondensatoren können nicht in Hochfrequenz-Lade- und Entladekreisen verwendet werden. Hochfrequentes schnelles Laden und Entladen führt zu einer internen Erwärmung des Behälters, einer Dämpfung der Kapazität und einer Erhöhung des Innenwiderstands.

4) Die externe Umgebungstemperatur hat einen wichtigen Einfluss auf die Lebensdauer von Superkondensatoren. Daher sollten Superkondensatoren so weit wie möglich von Wärmequellen entfernt sein.

5) Wenn der Superkondensator als Notstromversorgung verwendet wird, tritt zum Zeitpunkt der Entladung ein Spannungsabfall auf, da der Superkondensator einen großen Innenwiderstand aufweist.

6) Superkondensatoren dürfen sich nicht in einer Umgebung mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von mehr als 85% befinden oder giftige Gase enthalten, die Korrosion des Anschlussdrahtes und des Kondensatorgehäuses verursachen und Stromkreisbrüche verursachen können.

7) Superkondensatoren können nicht in Umgebungen mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit aufgestellt werden. Sie sollten bei Temperaturen von -30 bis 50 ° C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von weniger als 60% gelagert werden und plötzliche und plötzliche Temperaturänderungen vermeiden, da dies zu Produktschäden führen kann.

8) Wenn der Superkondensator auf einer doppelseitigen Leiterplatte verwendet wird, muss auf die Stelle geachtet werden, an der die Verbindung vom Kondensator nicht erreicht werden kann. Aufgrund der Installation des Superkondensators tritt ein Kurzschlussphänomen auf.

9) Wenn der Kondensator mit der Leiterplatte verschweißt ist, darf die Kondensatorschale nicht mit der Leiterplatte berührt werden. Andernfalls dringt das Schweißmaterial in das Drahtloch des Kondensators ein, was die Leistung des Kondensators beeinträchtigt.

10) Nach dem Einbau des Superkondensators den Kondensator nicht mit Gewalt kippen oder verdrehen. Dies führt zu einer Lockerung des Anschlusskabels des Kondensators und zu einer schlechten Leistung.

11) Überhitzung des Kondensators sollte beim Schweißen vermieden werden. Wenn der Kondensator während des Schweißens überhitzt wird, verringert sich die Lebensdauer des Kondensators.

12) Nach dem Schweißen des Kondensators müssen Leiterplatte und Kondensator gereinigt werden, da bestimmte Verunreinigungen zu einem Kurzschluss des Kondensators führen können.

13) Wenn Superkondensatoren in Reihe verwendet werden, besteht ein Spannungsgleichgewichtsproblem zwischen Monomeren. Einfache Serien können zu einem Überdruck eines oder mehrerer Monomerkondensatoren führen, wodurch diese Kondensatoren beschädigt und ihre Gesamtleistung beeinträchtigt werden. Wenn Kondensatoren in Reihe verwendet werden, ist daher technische Unterstützung durch die Hersteller erforderlich.

14) Andere Anwendungsprobleme bei der Verwendung von Superkondensatoren sollten mit dem Hersteller besprochen werden oder die entsprechenden technischen Informationen in den Anweisungen für die Verwendung von Superkondensatoren beachten.

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