슈퍼커패시터는 어떻게 작동하나요? 배터리 대신 슈퍼커패시터: 리튬이온 배터리의 완벽한 대안

사람들은 처음으로 전기를 저장하기 위해 커패시터를 사용했습니다. 그러다가 전기 공학이 실험실 실험을 넘어서면서 전기 에너지를 저장하는 주요 수단이 된 배터리가 발명되었습니다. 그러나 21세기 초에는 전기 장비에 전력을 공급하기 위해 커패시터를 사용하는 것이 다시 제안되었습니다. 이것이 어떻게 가능하며 배터리가 마침내 과거의 일이 될까요?

커패시터가 배터리로 교체된 이유는 저장할 수 있는 전기량이 훨씬 더 많기 때문입니다. 또 다른 이유는 방전 중에 배터리 출력의 전압이 거의 변하지 않아 전압 안정기가 필요하지 않거나 설계가 매우 간단하기 때문입니다.

커패시터와 배터리의 주요 차이점은 커패시터는 전하를 직접 저장하는 반면, 배터리는 전기 에너지를 화학 에너지로 변환하고 저장한 다음 화학 에너지를 다시 전기 에너지로 변환한다는 것입니다.

에너지 변환 중에 일부가 손실됩니다. 따라서 최고의 배터리라도 효율은 90%를 넘지 않는 반면, 커패시터의 경우 99%에 도달할 수 있습니다. 화학 반응의 강도는 온도에 따라 달라지므로 배터리는 실내 온도보다 추운 날씨에 눈에 띄게 성능이 저하됩니다. 또한 배터리의 화학 반응은 완전히 가역적이지 않습니다. 따라서 "메모리 효과"뿐만 아니라 적은 수의 충전-방전 주기(수천 개 정도, 대부분의 경우 배터리 수명은 약 1000회 충전-방전 주기)입니다. "메모리 효과"는 배터리가 항상 일정량의 축적된 에너지까지 방전되어야만 배터리 용량이 최대가 된다는 점을 기억해 보겠습니다. 방전 후 더 많은 에너지가 남아 있으면 배터리 용량이 점차 감소합니다. "메모리 효과"는 산성 배터리(젤 및 AGM 등 다양한 종류 포함)를 제외한 거의 모든 상용 배터리 유형의 특징입니다. 리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리에는 일반적으로 리튬 이온 배터리와 리튬 폴리머 배터리가 없다는 것이 인정되지만 실제로는 배터리도 있지만 다른 유형에 비해 그 정도가 덜 나타납니다. 산성 배터리의 경우 판형 황산화 효과를 나타내어 전원에 돌이킬 수 없는 손상을 입힙니다. 그 이유 중 하나는 배터리가 오랫동안 50% 미만의 충전 상태를 유지하기 때문입니다.

대체 에너지와 관련하여 '기억 효과'와 플레이트의 황산화는 심각한 문제입니다. 사실 태양광 패널이나 풍력 터빈과 같은 에너지원으로부터의 에너지 공급은 예측하기 어렵습니다. 결과적으로 배터리의 충전 및 방전은 최적이 아닌 모드에서 혼란스럽게 발생합니다.

현대 생활의 리듬을 고려하면 배터리를 몇 시간 동안 충전해야 한다는 것은 절대 용납될 수 없는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, 배터리가 방전되어 몇 시간 동안 충전소에 갇히게 된다면 전기 자동차를 타고 장거리를 운전하는 것을 어떻게 상상하시겠습니까? 배터리의 충전 속도는 배터리에서 발생하는 화학 공정의 속도에 따라 제한됩니다. 충전 시간을 1시간으로 줄일 수 있지만 몇 분으로 줄일 수는 없습니다. 동시에 커패시터의 충전 속도는 충전기가 제공하는 최대 전류에 의해서만 제한됩니다.

나열된 배터리의 단점으로 인해 대신 커패시터를 사용하는 것이 시급합니다.

전기이중층을 이용한

수십 년 동안 전해 콘덴서는 가장 높은 용량을 가지고 있었습니다. 그 중 하나는 금속 호일이었고 다른 하나는 전해질이었으며, 판 사이의 절연체는 금속 산화물로 호일을 코팅했습니다. 전해 콘덴서의 경우 용량이 100분의 1패럿에 달할 수 있는데, 이는 배터리를 완전히 교체하기에는 충분하지 않습니다.

다양한 유형의 커패시터 설계 비교(출처: Wikipedia)

수천 패럿으로 측정되는 큰 정전용량은 소위 전기 이중층을 기반으로 하는 커패시터에 의해 달성될 수 있습니다. 작동 원리는 다음과 같습니다. 전기 이중층은 특정 조건 하에서 고체상과 액체상 물질의 경계면에 나타납니다. 이온의 두 층은 부호가 반대이지만 크기는 같은 전하로 형성됩니다. 상황을 매우 단순화하면 커패시터가 형성되며 그 "플레이트"는 표시된 이온 층이며 그 사이의 거리는 여러 원자와 같습니다.

맥스웰이 생산하는 다양한 용량의 슈퍼커패시터

이 효과를 기반으로 하는 커패시터를 이온니스터라고도 합니다. 실제로 이 용어는 전하가 저장되는 커패시터뿐만 아니라 전하 저장과 함께 전기 에너지를 화학 에너지로 부분적으로 변환하는 기타 전기 저장 장치(하이브리드 이오니스터)를 의미합니다. 이중 전기층을 기반으로 하는 배터리(소위 의사 커패시터). 따라서 '슈퍼커패시터'라는 용어가 더 적합합니다. 때때로 동일한 용어인 "울트라커패시터"가 대신 사용됩니다.

기술적 구현

슈퍼커패시터는 전해질로 채워진 두 개의 활성탄 판으로 구성됩니다. 그 사이에는 전해질이 통과하도록 허용하지만 플레이트 사이에서 활성탄 입자의 물리적 이동을 방지하는 멤브레인이 있습니다.

슈퍼커패시터 자체에는 극성이 없다는 점에 유의해야 합니다. 이 점에서 이들은 일반적으로 극성이 특징인 전해 커패시터와 근본적으로 다르며, 이를 준수하지 않으면 커패시터가 고장납니다. 그러나 극성은 슈퍼커패시터에도 적용됩니다. 이는 슈퍼커패시터가 공장 조립 라인에서 이미 충전된 상태로 출고되고 표시가 이 충전의 극성을 나타내기 때문입니다.

슈퍼커패시터 매개변수

이 글을 쓰는 시점에 달성된 개별 슈퍼커패시터의 최대 용량은 12,000F입니다. 대량 생산된 슈퍼커패시터의 경우 3,000F를 초과하지 않습니다. 플레이트 사이의 최대 허용 전압은 10V를 초과하지 않습니다. 상업적으로 생산된 슈퍼커패시터의 경우, 이 수치는 일반적으로 2.3 – 2.7V 내에 있습니다. 낮은 작동 전압에서는 안정기 기능이 있는 전압 변환기를 사용해야 합니다. 사실 방전 중에 커패시터 플레이트의 전압은 넓은 범위에 걸쳐 변합니다. 부하와 충전기를 연결하기 위해 전압 변환기를 구축하는 것은 간단한 작업이 아닙니다. 60W 부하에 전력을 공급해야 한다고 가정해 보겠습니다.

문제를 단순화하기 위해 전압 변환기와 안정기의 손실을 무시하겠습니다. 일반 12V 배터리를 사용하는 경우 제어 전자 장치는 5A의 전류를 견딜 수 있어야 합니다. 이러한 전자 장치는 널리 보급되어 있으며 저렴합니다. 그러나 전압이 2.5V인 슈퍼커패시터를 사용하면 완전히 다른 상황이 발생합니다. 그러면 변환기의 전자 부품을 통해 흐르는 전류가 24A에 도달할 수 있으므로 회로 기술과 현대적인 요소 기반에 대한 새로운 접근 방식이 필요합니다. 20세기 70년대부터 대량생산이 시작된 슈퍼커패시터가 이제야 다양한 분야에서 널리 사용되기 시작했다는 사실을 설명할 수 있는 것은 바로 컨버터와 안정기 제작의 복잡성이다.

무정전 전원 공급 장치의 개략도
슈퍼 커패시터의 전압, 주요 구성 요소가 구현됩니다.
LinearTechnology가 생산한 하나의 마이크로회로

슈퍼커패시터는 직렬 또는 병렬 연결을 사용하여 배터리에 연결할 수 있습니다. 첫 번째 경우에는 최대 허용 전압이 증가합니다. 두 번째 경우 - 용량. 이렇게 최대 허용 전압을 높이는 것도 문제를 해결하는 방법 중 하나이지만, 정전 용량을 줄여서 비용을 지불해야 합니다.

슈퍼커패시터의 크기는 당연히 용량에 따라 달라집니다. 용량이 3000F인 일반적인 슈퍼커패시터는 직경이 약 5cm, 길이가 14cm인 원통형이며, 용량이 10F인 슈퍼커패시터의 크기는 사람의 손톱 크기와 비슷합니다.

우수한 슈퍼커패시터는 수십만 번의 충전-방전 주기를 견딜 수 있으며, 이는 이 매개변수에서 배터리를 약 100배 초과합니다. 그러나 전해 커패시터와 마찬가지로 슈퍼커패시터도 점진적인 전해질 누출로 인해 노화 문제에 직면해 있습니다. 현재까지 이러한 이유로 슈퍼커패시터의 고장에 대한 완전한 통계는 축적되지 않았지만 간접적인 데이터에 따르면 슈퍼커패시터의 수명은 대략 15년으로 추정할 수 있습니다.

축적된 에너지

커패시터에 저장된 에너지의 양(줄 단위):

E = CU 2 /2,
여기서 C는 패럿으로 표시되는 커패시턴스이고, U는 볼트로 표시되는 플레이트의 전압입니다.

kWh로 표시되는 커패시터에 저장된 에너지 양은 다음과 같습니다.

W = CU 2 /7200000

따라서 플레이트 사이의 전압이 2.5V이고 용량이 3000F인 커패시터는 0.0026kWh만 저장할 수 있습니다. 예를 들어 리튬 이온 배터리와 어떻게 비교됩니까? 출력 전압을 방전 정도와 무관하고 3.6V로 간주하면 0.0026kWh의 에너지량이 0.72Ah 용량의 리튬 이온 배터리에 저장됩니다. 아아, 매우 겸손한 결과입니다.

슈퍼커패시터의 응용

비상 조명 시스템에서는 배터리 대신 슈퍼커패시터를 사용하면 큰 차이가 납니다. 실제로 고르지 못한 방전이 특징인 것이 바로 이 애플리케이션입니다. 또한, 비상등은 신속하게 충전되고, 이에 사용되는 백업 전원의 신뢰성이 높은 것이 바람직하다. 슈퍼커패시터 기반 백업 전원 공급 장치는 T8 LED 램프에 직접 통합될 수 있습니다. 이러한 램프는 이미 여러 중국 회사에서 생산되고 있습니다.

전원 LED 지상 조명
태양 전지판, 에너지 저장 장치에서
슈퍼커패시터에서 수행됩니다.

이미 언급한 바와 같이, 슈퍼커패시터의 개발은 주로 대체 에너지원에 대한 관심에 기인합니다. 그러나 실제 적용은 여전히 ​​태양으로부터 에너지를 받는 LED 램프로 제한됩니다.

전기 장비를 시동하기 위해 슈퍼커패시터를 사용하는 것이 활발히 개발되고 있습니다.

슈퍼커패시터는 단시간에 많은 양의 에너지를 전달할 수 있다. 슈퍼커패시터로 시동 시 전기 장비에 전력을 공급함으로써 전기 그리드의 피크 부하를 줄이고 궁극적으로 돌입 전류 마진을 줄여 막대한 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

여러 개의 슈퍼커패시터를 배터리로 결합하면 전기 자동차에 사용되는 배터리와 비슷한 용량을 얻을 수 있습니다. 하지만 이 배터리는 배터리보다 무게가 몇 배나 더 나가므로 차량에 사용할 수 없습니다. 그래핀 기반 슈퍼커패시터를 사용하면 문제를 해결할 수 있지만 현재는 프로토타입으로만 존재한다. 그러나 전기로만 구동되는 유명한 Yo-mobile의 유망한 버전은 러시아 과학자들이 개발 중인 차세대 슈퍼커패시터를 전원으로 사용할 것입니다.

슈퍼커패시터는 기존 가솔린이나 디젤 차량의 배터리 교체에도 도움이 될 것입니다. 이러한 차량에서의 사용은 이미 현실화되었습니다.

한편, 슈퍼커패시터 도입을 위해 구현된 프로젝트 중 가장 성공적인 것은 최근 모스크바 거리에 등장한 새로운 러시아산 무궤도 전차로 간주될 수 있습니다. 접촉 네트워크에 대한 전압 공급이 중단되거나 집전체가 "날아가는" 경우 무궤도 전차는 교통을 방해하지 않는 장소까지 수백 미터 동안 저속(약 15km/h)으로 이동할 수 있습니다. 길에서. 이러한 기동을 위한 에너지원은 슈퍼커패시터 배터리입니다.

일반적으로 현재 슈퍼커패시터는 특정 "틈새"에서만 배터리를 대체할 수 있습니다. 그러나 기술이 빠르게 발전하고 있기 때문에 가까운 장래에 슈퍼커패시터의 적용 범위가 크게 확대될 것으로 예상됩니다.

대형 비정전 용량 커패시터에 대한 아이디어는 1960년대에 마스터되었지만 오늘날에는 최종 제품의 성능 특성의 고유한 조합으로 인해 이 기술에 대한 관심이 높아지는 새로운 물결이 있습니다. 요즘에는 이 기술을 바탕으로 다양한 변형 이오니스터와 울트라커패시터가 생산되고 있으며, 이는 본격적인 전력 배터리로 간주될 수 있습니다. 아래에 예시된 슈퍼커패시터 개념은 기존 배터리 팩과의 향후 경쟁이 그다지 환상적이지 않음을 나타냅니다.

슈퍼커패시터란 무엇입니까?

본질적으로 컴팩트한 커패시터로 설계된 최적화된 전기화학 배터리입니다. 일반적인 자동차 배터리와 장치를 대강 비교해봐도 크기의 차이가 확연히 드러납니다. 실제로는 더 높은 서비스 수명과 전력이라는 형태의 이점도 표면화됩니다. 즉, 에너지 잠재력 축적 측면에서 한계로 인해 일부 유보가 있지만 배터리 대신 슈퍼커패시터를 사용할 수 있습니다. 아이오니스터의 기술 개발이 불완전해 이런 뉘앙스가 여전히 존재하지만, 배터리 수요 증가에 따른 시장 압력으로 상황은 급변하고 있다.

제품의 장치 및 디자인

이 커패시터의 기본은 전통적으로 전해질 매체가 배치되는 두 개의 전극으로 구성됩니다. 다공성 활성탄으로 플레이트를 코팅한 전극 제조용 재료의 구조에서 배터리와 차이점을 확인할 수 있습니다. 전해질의 경우 유기 및 무기 혼합물을 이 용량으로 사용할 수 있습니다. 슈퍼커패시터 구조의 절연 설계 및 기술 솔루션도 돋보입니다. 유전체층이 있는 알루미늄 배터리 플레이트 대신 최적의 이온 및 전자 전도성 특성을 갖춘 구성 요소가 사용됩니다. 슈퍼커패시터를 배터리로 사용할 수 있다는 개념을 계속 적용한다면 전자 전도체는 다공성 탄소가 될 수 있고 이온 전도체는 황산 용액이 될 수 있습니다. 이러한 방식으로, 부피가 큰 절연체를 추가로 포함하지 않고도 전극 사이에 최적의 전하 분리층을 제공할 수 있습니다.

슈퍼커패시터의 종류

이미 오늘날 이오니스터 개발의 여러 방향이 구분될 수 있습니다. 가장 눈에 띄고 유망한 장치 유형은 다음과 같습니다.

• 이중층 커패시터. 위에서 언급한 전기 전도성 재료로 만들어진 전극을 사용하고 전해질로 특수 분리막을 사용하는 표준 모델입니다. 에너지 전위의 축적은 전극의 전하 분리로 인해 발생합니다.
• 의사 커패시터. 이 유형의 충전식 슈퍼커패시터 배터리는 매우 성공적인 솔루션이 될 수 있습니다. 이 경우 에너지 저장에 대한 보다 진보된 방법이 가정되기 때문입니다. 첫째, 기존 배터리의 에너지 축적 과정과 관련된 패러데이 메커니즘의 원리를 사용합니다. 둘째, 전기 이중층의 전극 사이의 정전기 상호 작용의 기본 방식이 보존됩니다.
• 하이브리드 커패시터. 배터리와 커패시터의 개별적인 장점을 결합한 중간 개념입니다. 이러한 장치는 일반적으로 혼합 산화물과 도핑된 폴리머로 만든 전극의 조합을 사용합니다. 이 방향의 추가 개발은 탄소 캐리어 및 전도성 폴리머가 보충된 복합 재료의 사용과 관련이 있습니다.

주요특징

오늘날 이오니스터의 확립된 성능 지표에 대해 이야기하는 것은 어렵습니다. 기술이 지속적으로 개선되고 전기화학적 전류원의 개선에 맞게 조정되기 때문입니다. 그러나 슈퍼커패시터의 주요 특성에 대한 평균 데이터를 취하면 특정 지표는 다음과 같습니다.

• 충전 시간 - 1~10초.
• 충전 횟수는 약 100만회, 이는 3만 시간에 해당한다.
• 블록 셀의 전압 범위는 2.3~2.75V입니다.
• 에너지 집약도 - 표준 값 5W*h/kg.
• 전력 - 약 10,000W/kg.
• 내구성 - 최대 15년.
• 작동 온도 - -40°C ~ 65°C.

기존 배터리와의 비교

주요 구별 매개변수는 에너지 축적 속도와 전하 방출 정도입니다. 비슷한 크기의 슈퍼커패시터는 이중층의 전위를 사용하여 전극의 작업 표면적을 늘립니다. 즉, 배터리와 커패시터의 최상의 특성을 결합하는 것에 대해 이야기할 수 있습니다. 배터리와 슈퍼커패시터의 전류 분포를 부하와 비교하면 소비되는 전류량의 균일성은 일반적으로 동일하지만 두 가지 수정 사항이 있습니다. 배터리를 작동할 때 가장 높은 전류가 블록 하단에 있는 소자 쪽으로 이동하는 것이 가능하며, 이오니스터의 경우 원칙적으로 전압이 낮아 전위가 낮아집니다. 중요한 차이점에는 작동 수명의 차이도 포함됩니다. 슈퍼커패시터는 실행 가능한 작동 주기 비율이 더 높을 뿐만 아니라 약 25~30% 더 오래 지속됩니다.

슈퍼커패시터 사용의 이점

일반적으로 배터리 대신 슈퍼커패시터를 사용하는 것의 긍정적인 효과를 고려하면 다음과 같은 특성이 부각됩니다.

• 슈퍼커패시터는 에너지 밀도가 높기 때문에 전자 장치에서 단기 전원으로 사용할 수 있습니다.
• 환경 안전. 물론 전기화학적 구성 요소는 설계에 그대로 유지되지만 독성 영향은 지속적으로 감소하고 있습니다.
• 바람, 태양, 물, 흙 등 재생 가능한 자원으로부터 에너지를 사용할 가능성.
• 복잡한 파워트레인, 하이브리드 전기 자동차, 수소 연료 자동차 등을 서비스하기 위해 전력 셀의 설계 통합을 위한 기능 확장

기존 커패시터에 비해 슈퍼커패시터의 몇 가지 장점은 주목할 가치가 있습니다. 그 수가 적지만 에너지를 저장하는 대용량이 근본적으로 중요합니다. 이 지표에 따르면 이온니스터의 모든 수정이 배터리와 경쟁할 수 있는 것은 아니지만 전기 용량 측면에서 커패시터와 비교할 때 자신있게 승리합니다.

슈퍼커패시터에 대한 긍정적인 평가

오늘날 슈퍼커패시터의 테스트 및 부분 적용은 다양한 산업 분야에서 이루어지고 있습니다. 이러한 장치의 작동에 대한 검토를 통해 높은 신뢰성, 환경 안전성 및 고용량에 대한 제조업체의 진술이 확인되었습니다. 슈퍼커패시터와 배터리를 비교하는 관점에서 특히 중요한 점은 전자가 물리적 취급을 위한 특별한 조건을 만드는 측면에서 그렇게 까다롭지 않다는 것입니다. 이는 부분적으로는 구성 요소의 독성이 낮기 때문이지만, 인체공학적인 작동은 하우징의 높은 보호 수준에 기인합니다. 즉, 사용자는 밀봉된 상태에서 슈퍼커패시터를 서비스하기 위해 특별한 시설을 제공할 필요가 없습니다. 또한 최적화된 크기와 가벼운 무게 덕분에 표준 유지 관리 작업이 용이합니다.

슈퍼커패시터에 대한 부정적인 리뷰

이러한 유형의 커패시터에는 약점도 있으며 이는 실제로도 분명하게 나타납니다. 특히 사용자는 낮은 에너지 밀도, 낮은 성능 및 항상 충분한 전압 수준이 아니라는 점을 지적합니다. 이로 인해 하나의 대상 소비자 단위에 서비스를 제공하기 위해 여러 요소를 사용해야 합니다. 여러 면에서 이러한 단점으로 인해 오늘날 배터리 대신 슈퍼커패시터를 사용하는 것이 불가능해졌습니다. 하지만 기술 개발을 통해 이러한 문제를 해결할 가능성이 더 높습니다.

커패시터 개발에 대한 전망

전문가와 배터리 개발자에 따르면 가까운 미래에는 차세대 커패시터가 모든 곳에서 사용될 것이라고 합니다. 이는 장치의 특정 용량이 적극적으로 증가함으로써 가능해집니다. 여기에 주로 크기와 무게와 관련된 슈퍼커패시터의 기술적, 구조적 특성을 개선하는 것이 좋습니다. 동시에 최대 2.5mW 출력의 이온니스터 테스트가 이미 조직되고 있습니다. 미래에는 이러한 시스템이 교통망, 산업 시설, 주거 단지의 유지 관리에 사용될 수 있습니다.

결론

슈퍼커패시터 개념은 운영 충전이 가능한 전원 공급 장치가 단기적으로 필요한 상황에서 최적의 솔루션으로 간주됩니다. 부분적으로 이는 특정 매개변수를 사용하여 장기간 전력을 유지하는 데 초점을 맞춘 전기화학 배터리의 아이디어와 모순됩니다. 하지만 이러한 작동 기능을 고려하면 자동차 배터리 대신 슈퍼커패시터를 사용할 수 있을까요? 높은 확률로 선도적인 자동차 제조업체는 비용량이 높은 커패시터를 사용하게 되지만, 이오니스터와 기존 전기화학 부품의 긍정적인 품질을 결합한 특수 하이브리드 버전에서만 사용됩니다. 예를 들어, 오늘날 이러한 솔루션은 전기화학적 납산 구조와 슈퍼커패시터의 조합 형태로 사용됩니다.

슈퍼커패시터(즉, 이오니스터)는 전기 에너지를 저장하는 장치로, 배터리와 전해질 사이의 중간 위치를 차지합니다. 사실, 이들 제품은 비교할 수 없을 정도로 크기가 작고 일반 전해 콘덴서처럼 보입니다(아래 그림 참조).

슈퍼커패시터(SC)는 특성상 일반 전해제품과 크게 다르며 내구성이 뛰어나고 누설전류가 적다. 이들 제품 개발의 주요 목표는 기존 배터리를 대체할 수 있는 차세대 에너지 저장 장치를 만드는 것입니다.

특징적인 차이점

위에 나열된 장점 외에도 슈퍼커패시터는 배터리보다 비용량이 더 높아 전기 자동차 등의 전원으로 사용할 수 있다는 특징이 있습니다. 고유한 에너지 특성으로 인해 이 전해조의 충전 시간이 눈에 띄게 단축됩니다(방전 기간에 대해서도 마찬가지입니다).

추가 정보.나열된 특성을 통해 현대 재생 에너지원(태양전지, 풍력 발전기 등)에 고용량 커패시터를 사용할 수 있습니다.

작동 중에는 에너지원으로부터 받은 잉여 에너지를 축적할 수 있어 보다 경제적인 작동 모드를 달성할 수 있습니다.

외부적으로 슈퍼커패시터는 배터리 대신 사용되는 두 개의 전극이 있는 일반 요소처럼 보입니다.

배터리와 마찬가지로 내부 공간에는 전해질이 포함되어 있으며, 전해질은 플레이트와 상호 작용할 때 전기를 생성합니다.

디자인 기능 및 제조업체

본 제품의 전극은 특수 다공성 물질 위에 활성탄을 얇게 코팅하여 제작되었습니다. 무기 또는 유기 기원의 혼합물이 전해질 조성물로 사용됩니다. 기존 커패시터와의 주요 차이점은 다음과 같습니다.

• 이 제품의 플레이트 사이에는 일반적인 유전체 층이 없지만 두께가 두 배이므로 매우 얇은 간격을 얻을 수 있습니다. 이 설계를 통해 전기를 대량으로 축적할 수 있습니다(이 경우 전기 용량이 크게 증가합니다).
• 다음으로, 슈퍼커패시터는 다른 샘플과 달리 매우 빠르게 전하를 축적하고 소모합니다.
• 유전체 이중층을 사용함으로써 전극의 전체 면적이 증가하고 치수는 동일하게 유지됩니다. 제품의 기술적 특성이 눈에 띄게 향상되었습니다.

1962년에 등장한 이 커패시터의 특징에는 전극의 에너지 구조도 포함되는데, 그 중 하나는 전자 전도성을 갖고 다른 하나는 소위 "이온" 전도성을 갖습니다. 결과적으로 충전 과정에서 반대 부호의 전하가 분리되어 플레이트에 양극 및 음극 전위가 축적됩니다(사진 참조).

1971년에 유명한 일본 기업 NEC는 이러한 독특한 제품을 생산할 수 있는 라이센스를 얻었으며 당시 거의 모든 전기 공학 분야를 성공적으로 마스터했습니다. 전자 제품 시장에서 슈퍼커패시터 생산을 위한 독특한 기술을 홍보하고 최종적으로 확립한 것은 바로 그녀였습니다. 2000년대 이후에는 전 세계 거의 모든 경제 선진국에서 성공적으로 개발되었습니다.

초전해질의 종류

이 클래스의 알려진 모든 전해질 제품 샘플은 다음 유형으로 구분됩니다.

• 이중층 커패시터 구조(DSC);
• 하이브리드 전해전지;
• 의사 커패시터.

각각을 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.

이중층 구조는 특별한 구성(전해질 분리기)으로 분리된 전도성 탄소 코팅이 있는 두 개의 다공성 전극으로 구성됩니다. 이러한 형성에서 에너지 축적 과정은 전극에 상당한 진폭의 전위가 형성되는 것과 함께 반대 부호의 전하 분리로 인해 수행됩니다.

이러한 구조의 전하량은 일종의 표면 축전기 역할을 하는 이중저장층의 용량에 크게 영향을 받는다. 이들 두 저장 시스템은 이들을 통합하는 전해질을 통해 직렬 체인으로 연결됩니다.

추가 정보.이 경우 이온 전도성을 지닌 전도체 역할을 한다.

하이브리드 전해질은 배터리와 커패시터 사이의 중간 위치를 차지하는 전이 구조로 분류할 수 있다. 이러한 제품에 대해 이 이름을 선택한 이유는 전극이 다양한 유형의 재료로 만들어져 전하 축적의 특성이 다소 다르기 때문입니다.

일반적으로 음극의 기능은 소위 "의사 용량"을 갖는 물질에 의해 수행되며 산화 환원 반응의 발생으로 인해 전하 축적 과정이 발생합니다. 이 그룹의 전해질 "아키텍처"는 커패시터의 총 정전 용량을 증가시키고 허용 전압 범위를 확장하는 것을 가능하게 합니다.

이러한 제품은 특별한 유형의 전도성 폴리머(또는 혼합 산화물)의 조합인 전극 재료의 복잡한 조합을 사용하는 경우가 가장 많습니다. 탄소 베이스나 폴리머에 금속 산화물을 증착하여 얻은 다른 유망한 재료(특히 복합재)에 대한 연구가 진행 중입니다.

유사 커패시터는 기술적 특성 측면에서 두 개의 고체 전극을 갖는 충전식 배터리에 훨씬 더 가깝습니다. 해당 작업은 다음 두 가지 메커니즘의 조합을 기반으로 합니다.

• 충전 및 방전 과정(기존 배터리에서 발생하는 반응과 유사)
• 전기 이중층이 있는 구조에 내재된 정전기적 특성의 상호 작용.

접두사 "유사"는 이러한 요소의 용량이 정전기 과정의 특성이 아니라 전해 전하 전달과 관련된 반응에 대한 의존성에 의해 결정된다는 것을 의미합니다.

사용 분야

대부분 이 클래스의 제품은 다음 메커니즘, 장치 및 장비 샘플에 사용됩니다.

• 축적된 전위의 축적이 필요한 재생 에너지원을 갖춘 시스템(태양전지, 풍력 발전기 등)
• 현대 차량(예: 전기 자동차) 및 수소 연료 자동차의 엔진 시동 장치에 사용됩니다.
• 높은 에너지 밀도와 증가된 특정 용량으로 인해 이러한 제품은 전자 장비(단기 및 강력한 펄스 소스)에 널리 사용됩니다.
• 또한 순간적인 전력 전송을 제공하는 주요 이점을 최대한 활용하는 무정전 전원 공급 시스템에서도 수요가 높습니다.

메모!여기에는 경제적인 연료를 사용하는 연속 전력 시스템을 사용하는 산업 개발도 포함되어야 합니다.

또한 슈퍼커패시터는 다음 장치에 사용될 수 있습니다.

• 에너지 부하 감쇠 시스템 및 전기 모터 시동 장치
• 운영이 중요한 부하(항구, 병원, 이동 통신 타워, 은행 센터 등의 장비)와 관련된 단지에서
• PC 장비 및 데이터 수집 시스템(마이크로프로세서 및 메모리)과 휴대폰을 위한 백업 전원 공급원입니다.

콘덴서 제품의 장점과 단점

이 클래스 제품의 장점은 다음과 같습니다.

• 낮은 특정 비용(용량 단위당)
• 높은 용량 밀도 및 충방전 주기 효율(최대 95% 이상)
• 신뢰성, 내구성 및 환경 친화성;
• 우수한 전력 밀도;
• 작동이 가능한 상당히 넓은 온도 범위;
• 이 카테고리의 제품에 대해 가능한 가장 높은 충전 및 방전 속도.
• 용량의 완전한 손실 허용(거의 0에 가까움)

SC의 또 다른 중요한 장점은 상대적으로 작은 크기와 무게입니다(다른 유형의 전해 제품에 비해).

고유한 "단점" 중에서 다음과 같은 단점에 주목하고 싶습니다.

• 상대적으로 낮은 축적 에너지 밀도;
• 단위 용량당 낮은 전압;
• 통제되지 않은 자체 방전 수준이 높습니다.

여기에 아직 완성되지 않은 제품 생산 기술을 더해보자.

응용 전망

가까운 미래에는 슈퍼커패시터가 거의 보편적으로 사용될 것으로 예상되며, 이는 대부분의 에너지 집약적 산업(의료 산업, 항공우주 산업 및 군사 장비 포함)에서 구현될 것입니다.

이들 제품의 도입과 동시에 이들 제품의 비용량도 점점 더 증가하고 있으며, 향후에는 배터리를 커패시터로 완전히 대체하는 것이 가능해질 것입니다. 제어 및 규제 요소의 제조를 포함하여 현대 전자 생산의 다양한 구조에 슈퍼커패시터를 통합하는 프로세스도 계획되어 있습니다.

결론적으로, 이 클래스의 커패시터 제품을 사용하면 지금까지 알려진 것보다 훨씬 더 유망한 환경 친화적인 에너지 절약 방법을 도입할 수 있습니다. 가까운 미래에는 이러한 기술의 적용 범위가 더욱 확대되어 통신 기기 및 모바일 장비는 물론 자동차 운송 산업 전체를 포괄할 수 있을 것으로 예상됩니다.

동영상

사람이 증기기관으로 구동되는 자주식 수레를 고안하고(1768) 나중에(1886) 엔진을 내연기관으로 개량하자마자 운전자는 마력을 올바른 방향으로 보내는 것뿐만 아니라 임무도 맡게 되었습니다. 을 수행할 뿐만 아니라 이를 실행에 옮기기도 합니다.

엔진 시동 문제는 시간에 따라 다르게 해결되었습니다. 증기 기관의 경우 보일러 아래에 불을 피우는 것만으로도 충분했으며 가솔린 엔진에는 근력이나 화학적 전류원이 필요했습니다.

배터리의 출현으로 특히 겨울철에 스타터 배터리의 충전 상태를 유지하고 모니터링해야 할 필요성이 생겼습니다. 종종 표준 배터리를 지원하기 위해 자동차 소유자는 네트워크 시동 장치, 예비 납산 배터리 또는 최근 몇 년간 신제품, 리튬 폴리머 기반 소형 시동 장치 등 외부 전원을 사용해야 했습니다.

화학 전류원의 주요 문제는 자가 방전과 노화입니다. 전해액이 없는 일반 납산 배터리의 수명은 약 3년입니다. 젤 및 AGM 배터리는 더 오래 지속되지만 영원히 지속되지는 않습니다. 배터리가 비활성 상태인 경우에도 배터리에서 화학적 공정이 발생하여 배터리 용량이 점차 손실됩니다.

이는 배터리 기반 시동 장치에도 적용됩니다. 예를 들어 Li-Po 시동기의 평균 서비스 수명은 3~5년이며, 이 기간 동안 배터리를 채우는 전도성 젤이 경화되어 점차적으로 그 특성을 잃습니다. 설계 엔지니어들은 오랫동안 배터리를 교체하고 자동차 소유자를 배터리의 "약점"으로부터 구제할 수 있는 전류원을 찾고 있었습니다.

이 기사에서는 커패시터에 중점을 둘 것입니다. 보다 정확하게는 엄청난 전류를 전달할 수 있고 배터리에 비해 여러 가지 장점을 갖는 슈퍼 커패시터 또는 이오니스터에 대해 설명합니다. 교체 방법 배터리커패시터 조립 기계는 설계자가 아직 생각해 내지 못했지만 엔지니어는 카르쿠동일한 ATOM 1750과 같은 자동차 엔진 시동을 돕는 장치를 만들었습니다.

기본이 장치와 배터리 구동 아날로그 장치의 차이점은 다음과 같습니다. 영원한 수명! 리튬 폴리머 또는 납산 배터리를 기반으로 하는 시동 장치에 대해 이야기하면 작동 시간은 1~3,000회 충전/방전 주기로 제한됩니다. 커패시터 스타터는 최대 백만 사이클을 제공합니다. 규모에 대한 아이디어를 제공하기 위해 ATOM 1750을 1년 동안 하루에 두 번 사용한다고 가정해 보겠습니다. 이러한 작업 강도에서 장치의 리소스는 (1,000,000: (365x2)) = 1백만이면 충분합니다. : 730= 1369년.

두 번째 기능– 이오니스터의 소박함. 커패시터 시동 장치를 보관하는 데 특별한 조건이 필요하지 않습니다. 장치를 글러브 컴파트먼트나 카시트 아래에 놓고 자동차 배터리에 도움이 필요할 때만 기억할 수 있습니다. 이 장치는 건망증이 심한 운전자에게 이상적인 옵션입니다. 배터리 잔량을 모니터링할 시간이나 욕구가 없다면 가장 심한 추위나 더위에도 장치를 차량에 안전하게 보관할 수 있습니다.

세 번째 플러스– 내장형 리튬 배터리가 있습니다. 장치의 완전히 충전된 리튬 이온 배터리에 저장되는 에너지 예비량은 다음과 같습니다. 6000mAh– 연속 6회 이상 장치의 커패시터를 충전할 수 있습니다. 배터리는 시동에 관여하지 않으며 커패시터 충전에만 사용됩니다. 연고의 파리가있는 곳입니다. 모든 배터리는 심한 방전을 두려워합니다. 배터리를 충전하지 않고 오랫동안 방치하는 경우 - 배터리, 조만간 실패할 것입니다. 모든 배터리에 어느 정도 내재된 자체 방전은 방전된 배터리를 종료합니다. 우리는 당신에게 상기시켜줍니다사용하지 않은 리튬 배터리는 유지 충전을 해야 합니다. 6개월에 한 번씩.

높고 낮은 보관 온도는 자가 방전 및 성능 저하 과정을 가속화합니다. 배터리. 제조사에서 권장하는 내장 배터리의 보관 온도는 0 +에 25 C. 그러나 장치의 표준 배터리가 고장나더라도 ATOM 1750 커패시터는 방전된 차량에서 전원을 공급받습니다. 배터리그들은 여전히 ​​자동차 엔진을 시동할 수 있습니다.

플러스 4번. 방전된 장치의 이온니스터를 충전할 가능성 배터리자동차. 엔진을 시동하려면 장치의 악어를 터미널에 연결하기만 하면 됩니다. 피곤한» 배터리그리고 이미 그 이후 45-60 비서. – 차량의 시동 준비가 완료됩니다.

ATOM 1750의 기능에 대한 자세한 내용:

이 장치는 전문적인 점프 스타터입니다. Li-Po 아날로그와 달리 엔진은 배터리에 저장된 에너지를 사용하지 않고 강력한 울트라커패시터를 사용하여 시동됩니다. 런처는 시작할 수 있는 충분한 전력을 가지고 있습니다. 가솔린엔진까지 5리터그리고 함께 일하기 위해 디젤모터는 최대 2리터.

힘

용량이 있는 5개의 이온니스터 어셈블리 350F각각은 최대 돌입 전류를 생성합니다. 350A, 이는 이 장치의 광범위한 응용 분야를 나타냅니다.

ATOM 1750의 높은 시동 전류는 커패시터에서 생성되는 안정적인 전압에 의해 지원됩니다. 이 장치는 엔진 시동을 위한 가장 중요한 조건 중 하나인 선언된 전류를 3초 동안 제공합니다.

유동성

발사대의 무게는 1.3kg입니다. 비교를 위해 유사한 기능을 갖춘 납산 부스터의 무게는 6kg (드라이브 900), 치수의 차이는 더욱 인상적입니다.

ATOM 1750의 측면에는 다음이 있습니다.

전면 패널에는 다음이 있습니다.

작동 매개변수를 표시하기 위한 디스플레이(1), 내장 배터리에서 이온니스터를 충전하기 위한 "부스트" 버튼(2), 손전등을 켜고 장치에 전원을 공급하기 위한 버튼(3).

보호

이 장치는 단면적이 다음과 같은 구리선을 사용합니다. 6mm2, 긴 300 mm.

지능형 장치는 극성 반전, 단락 및 역발전기 전류로부터 시동 장치를 보호할 뿐만 아니라 몇 분 안에 자동차 배터리를 진단하고 테스트 결과를 디스플레이에 표시할 수 있습니다.

ATOM 1750 - 자동차 배터리를 충전해야 하거나 배터리를 새 배터리로 교체해야 할 때가 되었음을 소유자에게 알려줍니다.

자동차 배터리에 연결하면 화면에 메시지가 나타나는 경우 제이UMP 시작 준비– 회로가 정상적으로 작동하고 있습니다. 엔진 시동을 시작할 수 있습니다.

비문 " 역방향» 악어의 잘못된 연결을 보고합니다. 극성을 확인해야 합니다. 빨간색 클램프는 배터리의 양극 단자에 연결하고 검은색 클램프는 음극 단자에 연결해야 합니다.

충전기

연결시 참고하세요 원자전류 소스에 연결하면 울트라커패시터가 먼저 충전된 다음 장치의 내장 배터리가 충전되기 시작합니다.

주변에 사람이 없고 자동차의 표준 배터리로는 엔진을 시동할 수 없는 상황을 상상해 보겠습니다.

첫 번째다음을 사용하여 기계를 시작하는 방법 아톰 175– 방전된 자동차 배터리의 단자에서 직접 커패시터를 충전하는 것으로 구성됩니다. 장치를 연결한 후 메시지가 나타날 때까지 기다립니다. 점프 스타트 준비터미널에서 악어 클립을 제거하지 않고 엔진을 시동하십시오. 커패시터 충전 시간은 배터리 방전 수준에 따라 다르며 범위는 45초~2.5분입니다.

두번째충전 방법은 시가 소켓을 통한 것입니다. Atom 1750은 키트에 포함된 특수 어댑터를 사용하여 온보드 네트워크에 연결할 수 있습니다. 충전 시간은 약 2분 정도입니다.

제삼에너지원은 장치에 내장된 배터리입니다. 버튼을 누른 후 후원– 장치는 리튬 배터리에 저장된 에너지를 사용합니다. 충전 시간 - 2~3분.

글쎄, 마지막 충전 옵션은 다른 소스가 없다면 콘센트를 찾아야합니다. 모바일 전자 장치의 전원 공급 장치 사용 ( 5V, 2A) – 커패시터는 주전원에서도 충전할 수 있습니다.

한 가지 더 중요한 점. Atom 1750을 직접 방전된 것뿐만 아니라 충전할 수도 있습니다. 배터리, 뿐만 아니라 누구나기증자 자동차(대형 및 소형 자동차 - 쇼). "조명"과 달리 ATOM 1750 이오니스터의 충전 작업은 절대적으로 안전하며 연결 ​​극성을 제외하고는 어떠한 규칙도 준수할 필요가 없습니다.

자동차 시동 걸기

점프 스타터 사용을 시작하려면 차량 소유자는 차량의 시동이 꺼져 있는지 확인해야 합니다. 연결할 때 극성을 관찰해야 합니다. 장치의 빨간색 케이블은 자동차 배터리의 양극 단자에 연결되고 검정색 케이블은 음극 단자에 연결됩니다.

연결되면 엔진 시동을 시작할 수 있습니다. 3초 이내에 모터가 시작되지 않으면 커패시터를 다시 충전하고 다시 시도해야 합니다.

엔진 시동이 걸린 후에는 배터리 단자에서 "악어"를 제거해야 합니다.

ATOM 1750은 판지 상자에 담겨 제공됩니다.

장치에 포함:

자동차의 시가 라이터에서 장치를 충전하기 위한 코드;

USB 케이블.

장치의 긴 서비스 수명을 위한 조건 중 하나는 장치에 내장된 배터리를 적시에 충전하는 것이므로 배터리 에너지를 사용하여 시작할 때마다 다음을 보내야 합니다. 원자충전용. 장기간 보관하려면 기기를 일정 수준까지 충전하는 것이 좋습니다. 80-90% 한 번에 6 개월. 장치는 영하의 온도에서 보관해야 합니다.

슈퍼커패시터는 최근 몇 년간 가장 눈부신 발전이라고 할 수 있습니다. 동일한 치수의 기존 커패시터와 비교하면 용량이 3배 정도 다릅니다. 이를 위해 커패시터는 "슈퍼"라는 접두사를 받았습니다. 그들은 짧은 시간 안에 엄청난 양의 에너지를 방출할 수 있습니다.

다양한 크기와 모양으로 제공됩니다.동전 크기보다 크지 않은 장치 표면에 장착되는 매우 작은 것부터 매우 큰 원통형 및 프리즘형까지. 주요 목적은 전압 강하 시 주 전원(배터리)을 복제하는 것입니다.

에너지 집약적인 현대 전자 및 전기 시스템은 전원 공급 장치에 대한 수요가 높습니다. 디지털 카메라부터 휴대용 전자 장치, 전기 자동차 변속기에 이르는 최신 장비는 필요한 에너지를 저장하고 공급해야 합니다.

현대 개발자들은 두 가지 방법으로 이 문제를 해결합니다.

• 고전류 펄스를 전달할 수 있는 배터리 사용
• 슈퍼커패시터에 대한 보험으로 배터리에 병렬로 연결함으로써, 즉 "하이브리드" 솔루션.

후자의 경우 배터리 전압이 떨어지면 슈퍼커패시터가 전원 역할을 한다. 이는 배터리가 에너지 밀도가 높고 전력 밀도가 낮은 반면, 슈퍼커패시터는 에너지 밀도는 낮지만 전력 밀도가 높은 것이 특징이기 때문입니다. 부하에 방전 전류를 제공합니다. 슈퍼커패시터를 배터리와 병렬로 연결하면 배터리를 더욱 효율적으로 사용할 수 있어 수명이 연장됩니다.

슈퍼커패시터는 어디에 사용되나요?

비디오: 자동차의 스타터 배터리 대신 슈퍼커패시터 116.6F 15V(6* 700F 2.5V) 테스트

자동차 전자 시스템에서는 엔진을 시동하는 데 사용됩니다., 이를 통해 배터리의 부하를 줄입니다. 또한 배선도를 줄여 무게를 줄이는 것도 가능합니다. 이는 내연 기관에 의해 발전기가 제어되고 전기 모터(또는 모터)가 자동차를 구동하는 하이브리드 자동차에 널리 사용됩니다. 슈퍼커패시터(에너지 캐시)는 가속 및 이동 중에 전류원으로 사용되며 제동 중에는 "충전"됩니다. 새로운 유형의 커패시터를 사용하면 연료 소비를 50% 줄이고 유해 가스의 환경 배출을 90% 줄일 수 있으므로 승용차뿐만 아니라 도시 교통에서도 사용이 유망합니다.

아직 슈퍼커패시터 배터리를 완전히 교체할 수는 없지만 시간 문제일 뿐입니다. 배터리 대신 슈퍼커패시터를 사용하는 것은 전혀 환상적이지 않습니다. QUT 대학의 나노기술자들이 올바른 길을 따른다면 가까운 시일 내에 이것이 현실이 될 것입니다. 최신 세대의 슈퍼커패시터가 포함된 차체 패널은 배터리 역할을 할 수 있습니다. 이 대학의 직원들은 리튬 이온 배터리와 슈퍼커패시터의 장점을 새로운 장치에 결합했습니다. 얇고 가벼우며 강력한 새로운 슈퍼커패시터는 탄소 전극과 그 사이에 전해질이 배치되어 있습니다. 과학자들에 따르면 이 신제품은 신체 어느 곳에나 설치할 수 있다고 한다.

높은 토크(시동 토크) 덕분에 저온 시동 특성을 개선하고 전력 시스템의 성능을 확장할 수 있습니다. 전력 시스템에서의 사용 편의성은 충전/방전 시간이 5~60초라는 사실로 설명됩니다. 또한 일부 기계 장치의 분배 시스템(솔레노이드, 도어 잠금 장치 조정 시스템 및 창 유리 위치)에도 사용할 수 있습니다.

DIY 슈퍼커패시터

자신의 손으로 슈퍼 커패시터를 만들 수 있습니다. 디자인은 전해질과 전극으로 구성되어 있으므로 재료를 결정해야 합니다. 구리, 스테인레스 스틸 또는 황동은 전극에 매우 적합합니다. 예를 들어 오래된 5코펙 동전을 사용할 수 있습니다. 탄소 분말도 필요합니다 (약국에서 활성탄을 구입하여 갈아서 사용할 수 있습니다). 일반 물은 식탁용 소금을 녹여야 하는 전해질 역할을 합니다(100:25). 용액을 숯 가루와 혼합하여 퍼티 농도를 형성합니다. 이제 두 전극 모두에 수 밀리미터의 층을 적용해야 합니다.

남은 것은 전해질이 자유롭게 통과하지만 탄소 분말은 유지되는 기공을 통해 전극을 분리하는 개스킷을 선택하는 것입니다. 이러한 목적에는 유리 섬유 또는 발포 고무가 적합합니다.

전극 – 1.5; 탄소 전해질 코팅 – 2.4; 개스킷 – 3.

전극에 납땜된 와이어를 위해 이전에 구멍을 뚫은 플라스틱 상자를 케이싱으로 사용할 수 있습니다. 전선을 배터리에 연결한 후 "ionix" 디자인이 충전될 때까지 기다립니다. 이 디자인은 전극에 서로 다른 농도의 이온이 형성되어야 하기 때문에 이러한 이름이 붙여졌습니다. 전압계를 사용하여 충전량을 확인하는 것이 더 쉽습니다.

다른 방법도 있습니다. 예를 들어 주석 종이(주석 호일-초콜릿 포장지), 주석 조각 및 왁스 종이를 사용하면 티슈 페이퍼 조각을 자르고 끓이지 않는 녹인 파라핀에 몇 분 동안 담가서 직접 만들 수 있습니다. 스트립의 너비는 50mm, 길이는 200~300mm여야 합니다. 파라핀 스트립을 제거한 후 칼의 뭉툭한 면으로 파라핀을 긁어내야 합니다.

파라핀을 묻힌 종이를 아코디언 모양으로 접습니다(그림 참조). 양쪽에는 45x30mm 크기에 해당하는 틈새에 스타니올 시트가 삽입됩니다. 공작물을 준비한 후 접은 다음 따뜻한 다리미로 다림질합니다. 나머지 스타니올 말단은 외부에서 서로 연결되어 있다. 이를 위해 주석 클립이 있는 판지 판과 황동 판을 사용할 수 있습니다. 이 판에 나중에 도체를 납땜하여 설치 중에 커패시터를 납땜할 수 있습니다.

커패시터의 용량은 스타니올 잎의 수에 따라 달라집니다. 예를 들어, 그러한 시트 10개를 사용하면 1000피코패럿에 해당하고, 그 수가 두 배가 되면 2000피코패럿과 같습니다. 이 기술은 최대 5,000피코패럿 용량의 커패시터 제조에 적합합니다.

대용량이 필요한 경우 오래된 마이크로패럿 종이 커패시터가 필요합니다. 이 커패시터는 왁스 처리된 종이 스트립으로 구성된 테이프 롤이며 그 사이에 스타니올 호일 스트립이 놓여 있습니다.

스트립의 길이를 결정하려면 다음 공식을 사용하십시오.

l = 0.014 C/a, 여기서 필요한 커패시터의 커패시턴스(pF 단위)는 C입니다. 줄무늬 너비(cm) – a: 길이(cm) – 1.

기존 커패시터에서 필요한 길이의 스트립을 푼 후 커패시터 플레이트가 서로 연결되는 것을 방지하기 위해 모든 측면에서 10mm 호일을 잘라냅니다.

테이프를 다시 감아야 하지만 먼저 연선을 각 호일 스트립에 납땜해야 합니다. 구조는 상단이 두꺼운 종이로 덮여 있고 두 개의 장착 와이어(단단한)가 돌출된 종이 가장자리에 밀봉되어 커패시터의 리드가 종이 슬리브 내부에 납땜됩니다(그림 참조). 마지막 단계는 구조를 파라핀으로 채우는 것입니다.

탄소 슈퍼커패시터의 장점

오늘날 전 세계적으로 전기 자동차의 행진을 무시할 수 없기 때문에 과학자들은 가장 빠른 충전과 관련된 문제를 연구하고 있습니다. 많은 아이디어가 떠오르지만 실제로 실행되는 것은 소수에 불과합니다. 예를 들어 중국에서는 닝보시에서 특이한 도시 교통 경로가 개설되었습니다. 그 위에서 달리는 버스는 전기 모터로 구동되지만 충전하는 데는 10초밖에 걸리지 않습니다. 그 위에서 그는 5km를 주행하고 승객이 하차/픽업되는 동안 다시 재충전합니다.

이는 새로운 유형의 커패시터인 탄소를 사용함으로써 가능해졌습니다.

탄소 커패시터약 백만 번의 재충전 주기를 견딜 수 있으며 영하 40도에서 영하 65도까지의 온도 범위에서 완벽하게 작동합니다. 회복을 통해 최대 80%의 에너지를 반환합니다.

이는 전력 관리의 새로운 시대를 열었고 방전 및 충전 시간을 나노초로 줄이고 차량 무게를 줄였습니다. 희토류 금속과 친환경성을 생산에 사용하지 않기 때문에 이러한 장점에 더해 저렴한 비용을 추가할 수 있습니다.