Конструкция ионистора опирается на эффект двойного электрического слоя. Внутри находятся два пористых электрода на основе активированного угля или других материалов с большой площадью поверхности, электролит и разделительная мембрана-сепаратор. При подаче напряжения ионы электролита смещаются к поверхности электродов и формируют сверхтонкий двойной слой зарядов. Толщина такого слоя измеряется нанометрами, а суммарная площадь мельчайших пор – огромна, за счет чего и получается емкость в десятки и сотни фарад в корпусе небольшого размера.
В отличие от аккумулятора здесь нет выраженной химической реакции с образованием новых веществ. Процесс сводится к перераспределению зарядов в электролите и на поверхности электродов. Поэтому зарядка и разрядка происходят очень быстро, а число циклов может достигать сотен тысяч и даже миллионов.
Однотипные элементы часто соединяют последовательно, добиваясь рабочего напряжения модулей в десятки вольт, но при этом требуется балансировка по напряжению, чтобы отдельный элемент не оказался перегружен.
Основные особенности и рабочие параметры
Выбирая ионисторы, внимание уделяют тем же параметрам, что и у конденсатора, но значения выглядят иначе. Номинальное напряжение для одного элемента обычно составляет 2,7 В, для дисковых вариантов резервного питания встречается 5,5 В. Емкость измеряется в фарадах и задает, сколько энергии элемент способен накопить и сколько времени выдерживать нагрузку при заданном токе. Важна и величина эквивалентного последовательного сопротивления. Чем меньше ESR, тем легче компонент отдает большой импульсный ток и тем лучше подходит для сглаживания провалов напряжения.
К преимуществам относят большой ресурс по числу циклов заряда и разряда, устойчивость к низким и высоким температурам, высокую отдаваемую мощность, возможность безопасной глубокой разрядки и механическую прочность.
Где применяют ионистор в реальных устройствах
Наиболее привычная область применения – резервное питание маломощных цифровых узлов. Ионистор ставят рядом с часами реального времени, микроконтроллерами и памятью, чтобы при отключении основного питания устройство успело сохранить настройки.
В профессиональной электронике суперконденсаторы часто работают вместе с аккумуляторами. В видеорегистраторах и IoT-датчиках они берут на себя пиковые токи, сглаживают просадки напряжения и помогают корректно завершать запись или сеанс связи. Мощные сборки используют в пусковых устройствах, источниках питания лазеров, системах бесперебойного питания и приводах, а также в транспорте и энергетике – для рекуперации и быстрой отдачи энергии в гибридных авто, трамваях и электробусах.
Leave a Comment