Cechy charakterystyczne superkondensatorów

Superkondensatory, nazywane również kondensatorami dwuwarstwowymi, są rodzajem kondensatora elektrolitycznego o specyficznej konstrukcji. Ich zaletą w porównaniu z innymi urządzeniami do gromadzenia i przechowywania energii elektrycznej, są krótkie czasy ładowania i rozładowania, dzięki niewielkiej rezystancji wewnętrznej. Umożliwia to uzyskiwanie mocy zasilania dochodzących do 10 kW na kilogram masy kondensatora.

Cechy charakterystyczne superkondensatorów

Superkondensatory, nazywane również kondensatorami dwuwarstwowymi, są rodzajem kondensatora elektrolitycznego o specyficznej konstrukcji. Ich zaletą w porównaniu z innymi urządzeniami do gromadzenia i przechowywania energii elektrycznej, są krótkie czasy ładowania i rozładowania, dzięki niewielkiej rezystancji wewnętrznej. Umożliwia to uzyskiwanie mocy zasilania dochodzących do 10 kW na kilogram masy kondensatora.

W zależności od rodzaju elektrod superkondensatory dzieli się na trzy grupy:

  • kondensatory elektrochemiczne z podwójną warstwą elektrolitu, z elektrodami węglowymi o znacznej pojemności,
  • kondensatory pseudopojemnościowe z elektrodami z tlenków metali lub z polimerów przewodzących,
  • kondensatory hybrydowe z asymetrycznymi elektrodami, przy czym jedna z nich wykazuje większą pojemność elektryczną, zaś druga większą pojemność elektrochemiczną, np. kondensator litowo-jonowy.

Tak duże pojemności uzyskiwane są w wyniku zastosowania nowych technologii, zwłaszcza nanorurek węglowych.

Do zalet superkondensatorów można zaliczyć:

  • dużą gęstość mocy (maksymalne wartości dochodzą do 100 kW/kg, w porównaniu z akumulatorami Pb: 450 W/kg, Li: 450W/kg, NiMH: 500 W/kg),
  • stosunek P/E mocy chwilowej do mocy średniej – powyżej 1500,
  • dużą szybkość ładowania – rozładowania – w porównaniu z akumulatorami,
  • dopuszczalne napięcie pracy – zwykle od 2 V do 3 V pojedynczego ogniwa,
  •  liczbę cykli pracy – do jednego miliona,
  •  małą wartość stałej czasowej τ (poniżej jednej sekundy),
  • czas użytkowania – kilkadziesiąt lat,
  •  brak konieczności obsługi,
  •  małą wartość zastępczej szeregowej rezystancji wewnętrznej w porównaniu z akumulatorami i dużą w porównaniu z klasycznymi kondensatorami,
  • szeroki zakres temperatur pracy − od −40o C do 60oC,
  •  wysoką sprawność (84 – 95%),
  • niskie koszty inwestycji w przeliczeniu na liczbę cykli pracy,
  •  brak ściśle określonej biegunowości,
  • niewielką szkodliwość dla środowiska,
  • niewielką masę.
Autor: inż. Michał Świerżewski, absolwent Wydziału Elektrycznego Politechniki Warszawskiej
Słowa kluczowe:
superkondensator