Ионистор или по-другому суперконденсатор - это своеобразный гибрид обычного конденсатора с аккумуляторной батареей. Давайте познакомимся с этим необычным элементом поближе и узнаем его принцип работы и область применения в современной электронике.
Как устроен ионистор
За рубежом этот элемент именуется как EDLC (Electric Double Layer Capacitor), что переводится как "конденсатор с двойным электрическим слоем". И работа изделия базируется на электрохимических процессах.
Ионистор от конденсатора отличается тем, что между электродами нет привычного диэлектрического слоя. Вместо этого сами электроды выполнены из веществ с противоположными типами носителей заряда.
Вы несомненно в курсе, что емкость конденсатора имеет прямую зависимость от площади обкладок. Именно поэтому в ионисторах использованы электроды из вспененного углерода либо же активированного угля.
Разделение электродов осуществляется сепаратором. И вся внутренняя область заполнена электролитом, производящийся на основе растворов кислот и щелочей и имеет кристаллическую и твердую структуру.
Например, благодаря использованию твердого электролита RbAg4I5 (рубидий, серебро, йод) можно создать ионистор с крайне незначительным саморазрядом, повышенной емкостью и при этом изделие будет выдерживать низкие температуры.
Современные ионисторы, в основе которых используется электролит, из растворов щелочей и кислот не производятся по причине токсичности компонентов.
Принцип работы
Протекающая электрохимическая реакция заставляет часть электронов оторваться от электродов, в результате чего электрод становится носителем положительного заряда.
Отрицательные ионы, расположенные в электролите, начинают притягиваться электродами с плюсовым зарядом.
Весь этот процесс является условием для формирования так называемого электрического слоя.
А накопленный заряд хранится в пограничной области раздела между электродом и электролитом. И толщина сформированного анионами и катионами слоя составляет от 1 до 5 нм.
Плюсы и минусы суперконденсаторов
Итак, к плюсам такого изделия как суперконденсатор, можно отнести следующее:
1. Минимальное время зарядки и разрядки изделия. Иначе говоря ионистор можно зарядить за очень короткое время и применять накопленный заряд в то время как на накопление заряда в аккумуляторе уходит довольно продолжительное время.
2. Большое количество циклов заряд-разряд (более 100 000).
3. Нет необходимости обслуживать изделие.
4. Незначительный вес и скромные размеры.
5. Во время зарядки нет необходимости использовать сложные зарядные устройства.
6. Изделие нормально функционирует в температурном коридоре от –40 до +70 градусов по Цельсию.
К минусам же ионисторов относят
1. Высокая стоимость изделия. До сих пор ионистор стоит существенно дороже обычных конденсаторов и аккумуляторов.
2. Низкое напряжение изделия, на которое рассчитан ионистор. Особенность суперконденсатора такова, что они рассчитаны на довольно низкое напряжение, величина которого зависит от вида применяемого электролита. Для увеличения напряжения ионисторы соединяют последовательно. Но помимо такого соединения необходимо каждый суперконденсатор шунтировать резистором по причине выравнивания напряжение на отдельном ионисторе.
3. Если превысить рабочую температуру в 70 градусов по Цельсию, то высока вероятность, что изделие просто разрушится.
4. Суперконденсатор – полярный элемент, поэтому при подключении необходимо соблюдать полярность.
Ионистор на схемах
На схемах ионистор обозначается точно так же как и электролитический конденсатор и различить их можно лишь по сопутствующей надписи. Так, например, если рядом со схематическим изображением будет написано 0,47F 5,5V, то сразу станет понятно, что перед вами суперконденсатор. Так как обычных конденсаторов на такую емкость не производят да и низкое напряжение помогает определить.
Область применения
Суперконденсаторы стали активно применяться в современной цифровой аппаратуре. Например, они выступают в роли резервного питания для энергозависимой памяти, микроконтроллеров, электронных часов и т.д.. Так что можно сделать вывод, что они получили довольно широкое распространение.
Заключение
В этой статье мы поговорили об ионисторах, впервые появившихся в 1960 годах в США, а с 1978 года выпускающиеся уже в СССР под маркой К58 – 1. Надеюсь, статья оказалась вам интересна или полезна. Спасибо за ваше внимание и не забываем оценить материал.