Warum werden Farah-Kondensatoren aktiviert, wenn sie in Reihe geschaltet sind?

Farad-Kondensatoren sind Superkondensatoren. Der Spannungswiderstand eines einzelnen Kondensators ist sehr niedrig und beträgt im Allgemeinen 2,7 V. Wird in Reihe verwendet, um die Spannung zu erhöhen. Im Allgemeinen wird jeder Kondensator in Reihe zum gleichmäßigen Laden jedes Kondensators verwendet und ist mit einer Ausgleichsplatte versehen. Jeder Kondensator wird vor dem Aufladen entladen und sollte vor seiner offiziellen Verwendung mit einer niedrigen Spannung vorgeladen (aktiviert) werden, um sicherzustellen, dass jeder Kondensator beim anschließenden Laden gleichmäßig aufgeladen wird.

Darüber hinaus sind aufgrund des Herstellungsprozesses von Superkondensatoren (interne Kohlefaser und destilliertes Wasser) die Leckage und der Innenwiderstand relativ groß, bevor sie aktiviert werden, und die Kapazität ist nicht nominal und sie werden aktiviert, solange sie geladen sind mehrmals. Dies entspricht der Verwendung von Elektrolytkondensatoren.

Der Farad-Kondensator ist ein Superkondensator, und der Druck eines einzelnen Kondensators ist sehr niedrig, normalerweise 2,7 V. Die Verwendung von Reihen dient zur Erhöhung der Spannung. Im Allgemeinen wird jeder Kondensator in Reihe für die gleichmäßige Aufladung jedes Kondensators verwendet und ist mit einer Gleichgewichtsplatte ausgestattet. Vor dem Aufladen wird jeder Kondensator entladen. Vor dem formellen Gebrauch sollte eine Niederspannungsvorladung (Aktivierung) verwendet werden, um sicherzustellen, dass jeder Kondensator während des anschließenden Ladens gleichmäßig geladen wird.

Darüber hinaus sind aufgrund des Herstellungsprozesses von Superkondensatoren (interne Kohlefaser und destilliertes Wasser) die Leckage und der Innenwiderstand relativ groß, bevor sie aktiviert werden, und die Kapazität ist nicht nominal und sie werden aktiviert, solange sie aktiviert sind mehrmals aufgeladen. Dies entspricht der Verwendung von Elektrolytkondensatoren.

Superkondensatoren, auch als elektrochemische Kondensatoren, Doppelschichtkondensatoren, Goldkondensatoren und Farah-Kondensatoren bekannt, wurden in den 1970er und 1980er Jahren entwickelt, um Energie durch polarisierte Elektrolyte zu speichern.

Im Gegensatz zu herkömmlichen chemischen Stromquellen handelt es sich um eine Stromquelle mit besonderen Eigenschaften zwischen herkömmlichen Kondensatoren und Batterien. Es basiert hauptsächlich auf Doppelschichten und Redox-Enthalpieladung, um elektrische Energie zu speichern. Es gibt jedoch keine chemische Reaktion in seinem Energiespeicherprozess. Dieser Energiespeicherprozess ist reversibel und liegt auch daran, dass dieser Superkondensator hunderttausende Male wiederholt geladen und entladen werden kann.

Die spezifischen Details der Struktur des Superkondensators hängen von der Anwendung und Verwendung des Superkondensators ab. Diese Materialien können aufgrund des Herstellers oder spezifischer Anwendungsanforderungen geringfügig variieren. Allen Superkondensatoren ist gemeinsam, dass sie eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und eine Membran zwischen diesen beiden Elektroden enthalten. Die Elektrolytflüssigkeit füllt die Poren der beiden Elektroden, die durch die beiden Elektroden und das Diaphragma getrennt sind.

Die Struktur des Superkondensators besteht aus porösen Elektrodenmaterialien, Sammelflüssigkeiten, poröser Batteriemembran und Elektrolyten mit einer hohen spezifischen Oberfläche. Das Elektrodenmaterial und die Kollektorflüssigkeit sollten eng miteinander verbunden sein, um den Kontaktwiderstand zu verringern. Die Membran muss die Bedingungen einer möglichst hohen Ionenleitfähigkeit und einer möglichst niedrigen Elektronenleitfähigkeit erfüllen und ist im Allgemeinen ein elektronisches Isoliermaterial mit einer Faserstruktur, wie beispielsweise einem Polypropylenfilm. Die Art des Elektrolyten wird gemäß den Eigenschaften des Elektrodenmaterials ausgewählt.

Die Komponenten von Superkondensatoren können von Produkt zu Produkt variieren. Dies wird durch die Geometrie der Superkondensatorverpackung bestimmt. Für die Platzierung von prismatischen oder quadratisch eingekapselten Produktkomponenten basiert die interne Struktur auf der Einstellung der internen Komponenten, dh der interne Kollektor wird aus dem Stapel jeder Elektrode extrudiert. Diese Kollektorlote werden mit dem Anschluss verschweißt, wodurch der Strompfad außerhalb des Kondensators verlängert wird.

Bei runden oder zylindrisch eingekapselten Produkten wird die Elektrode in Rollen geschnitten. Schließlich wird die Elektrodenfolie mit dem Anschluss verschweißt, um den Kapazitätsstrompfad nach außen zu verlängern.

Wie bei anderen Arten von Doppelschichtkondensatoren besteht das Grundprinzip darin, eine Doppelschichtstruktur aus porösen Aktivkohleelektroden und Elektrolyten zu verwenden, um eine übergroße Kapazität zu erhalten.

Die herausragenden Vorteile sind hohe Leistungsdichte, kurze Lade- und Entladezeit, lange Lebensdauer und großer Betriebstemperaturbereich. Es ist der weltweit größte Typ von Doppelschichtkondensatoren, der in Massenproduktion gebracht wurde.

Entsprechend den verschiedenen Mechanismen der Energiespeicherung kann sie in die folgenden zwei Kategorien unterteilt werden:

1, Doppelschichtkapazität: Wird an der Grenzfläche zwischen Elektrode und Lösung durch die Ausrichtung von Elektronen oder Ionen erzeugt, um eine Ladungskonfrontation zu verursachen. Für ein Elektroden / Lösungssystem wird eine Doppelschicht an der Grenzfläche einer elektronisch leitenden Elektrode und einer ionisch leitenden Elektrolytlösung gebildet. Wenn das elektrische Feld an die beiden Elektroden angelegt wird, wandern die Kathode und das Kation in der Lösung zu den positiven bzw. negativen Elektroden und bilden eine Doppelschicht auf der Elektrodenoberfläche; Nachdem das elektrische Feld zurückgezogen wurde, werden die positiven und negativen Ladungen an der Elektrode von den entgegengesetzten Ladungsionen in der Lösung angezogen, um die Doppelschicht zu stabilisieren und eine relativ stabile Potentialdifferenz zwischen dem positiven und dem negativen Pol zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt wird für eine Elektrode innerhalb eines bestimmten Abstands (Dispersionsschicht) eine isotrope Ionenladung erzeugt, die der Ladung auf der Elektrode entspricht, so dass sie elektrisch neutral bleibt; Wenn die beiden Pole mit dem externen Stromkreis verbunden sind, wandert die Ladung an der Elektrode und es wird ein Strom im externen Stromkreis erzeugt. Die Ionen in der Lösung wandern in die Lösung und sind elektrisch neutral. Dies ist das Lade- und Entladeprinzip des Doppelschichtkondensators.

2, Faraday-Quasikapazität: Das theoretische Modell wurde zuerst von Conway vorgeschlagen. Es ist ein zweidimensionaler oder quasi zweidimensionaler Raum auf der Oberfläche der Elektrode und nahe der Oberfläche oder Körperphase. Das aktive Elektrodenmaterial wird unter dem Potential abgeschieden, was zu einer hochreversiblen chemischen Desorption führt. In Verbindung mit der Redox-Reaktion wird eine Kapazität erzeugt, die mit dem Ladepotential der Elektrode verbunden ist. Bei Faraday-Quasikondensatoren umfasst der Prozess der Ladungsspeicherung nicht nur die Speicherung auf der Doppelschicht, sondern auch Redoxreaktionen zwischen elektrolytischen Flüssigkeitsionen und Elektrodenwirkstoffen. Wenn Ionen im Elektrolyten (wie H +, OH-, K + oder Li +) unter Einwirkung eines angelegten elektrischen Feldes von der Lösung zur Grenzfläche zwischen Elektrode und Lösung diffundieren, tritt sie in die Körperphase des aktiven Oxids ein die Oberfläche der Elektrode durch die Redox-Reaktion an der Grenzfläche, wodurch eine große Menge an Ladung in der Elektrode gespeichert werden kann. Beim Entladen werden diese in das Oxid eintretenden Ionen durch die Umkehrreaktion der obigen Redoxreaktion in den Elektrolyten zurückgeführt, und die gespeicherte Ladung wird durch den externen Kreislauf freigesetzt. Dies ist der Lade- und Entlademechanismus der Quasi-Kapazität von Faraday.

(1) Die Ladegeschwindigkeit ist schnell und die Ladekapazität kann in 10 bis 10 Minuten 95% oder mehr ihrer Nennkapazität erreichen.

(2) Lange Recyclinglebensdauer, tiefe Lade- und Entladezyklen bis zu 1 bis 500.000 Mal, kein "Memory-Effekt";

(3) Superstromentladungsfähigkeit, hohe Energieumwandlungseffizienz, kleiner Prozessverlust, hohe Stromzykluszykluseffizienz ≥ 90%;

(4) Hohe Leistungsdichte, bis zu 300 W / kg ~ 5000 W / kg, entsprechend dem 5- bis 10-fachen der Batterie;

(5) Die Zusammensetzung, Herstellung, Verwendung, Lagerung und Demontage von Rohstoffen von Produkten ist nicht verschmutzt, und es ist eine ideale umweltfreundliche und umweltfreundliche Energiequelle.

(6) Die Lade- und Entladeleitung ist einfach und der Ladekreis wie bei einem akku ist nicht erforderlich. Der Sicherheitsfaktor ist hoch und die langfristige Nutzung ist wartbar.

(7) Die Eigenschaften bei extrem niedrigen Temperaturen sind gut und der Temperaturbereich beträgt -40 ° C ~ +70 ° C;

(8) Bequeme Erkennung, die verbleibende Leistung kann direkt abgelesen werden;

(9) Der Kapazitätsbereich beträgt normalerweise 0,1 F-1000F.

Vorteil

Die Fähigkeit, das Farah-Niveau bei sehr geringem Volumen zu erreichen;

Es ist kein spezieller Ladekreis oder Steuerentladungskreis erforderlich.

Überladung und Überentladung wirken sich im Vergleich zu Batterien nicht negativ auf deren Lebensdauer aus.

Aus ökologischer Sicht ist es eine grüne Energiequelle.

Superkondensatoren können geschweißt werden, sodass keine Probleme wie schwacher Batteriekontakt auftreten.

Nachteil

Bei unsachgemäßer Verwendung kann es zu einem Austreten von Elektrolyt und anderen Phänomenen kommen.

Im Vergleich zu Aluminium-Elektrolytkondensatoren hat es einen großen Innenwiderstand und kann nicht für Wechselstromkreise verwendet werden.

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