27. Ионисторы.

Ионистор (суперконденсатор, ультраконденсатор, англ. EDLC, Electric double-layer capacitor) — конденсатор с органическим или неорганическим электролитом, «обкладками» в котором служит двойной электрический слой на границе раздела электрода и электролита.

В связи с тем, что толщина двойного электрического слоя (то есть расстояние между «обкладками» конденсатора) очень мала, запасённая ионистором энергия выше по сравнению с обычными конденсаторами того же размера. К тому же, использование двойного электрического слоя вместо обычного диэлектрика позволяет намного увеличить площадь поверхности электрода. Типичная ёмкость ионистора — несколько фарад, при номинальном напряжении 2—10 вольт.

Ионистор (или суперконденсатор) - это энергонакопительный конденсатор, заряд в котором накапливается на границе раздела двух сред - электрода и электролита. Энергия в ионисторе содержится в виде статического заряда. Накопление совершается, если к его обкладкам будет приложена разность потенциалов (постоянное напряжение). Концепция создания ионисторов появилась недавно, и в настоящее время они заняли свою нишу применения. Ионисторы успешно могут заменять химические источники тока в качестве резервного (микросхемы памяти) или основного подзаряжаемого (часы, калькуляторы) источника питания.

Если обычный конденсатор представляет собой обкладки из фольги, разделенные сухим сепаратором, то ионистор - это комбинация конденсатора с электрохимической батареей. В нем применяются специальные обкладки и электролит. В качестве обкладок используются материалы одного из трех типов: обкладки большой площади на основе активированного угля, оксиды металлов и проводящие полимеры. Использование высокопористых угольных материалов позволяет достичь плотности емкости порядка 10 Ф/см3 и больше. Ионисторы на базе активированного угля наиболее экономичны в изготовлении. Их еще называют двухслойными или DLC-конденсаторами, потому что заряд сохраняется в двойном слое, образующемся на поверхности обкладки.

Под действием приложенного поля ионы электролита движутся к окладкам и собираются вокруг них, образуя двойной электрический слой. Сосредоточившись на границе раздела сред электрода и электролита катионы и анионы уравновешивают заряд электродов.

Электролит ионисторов может быть водным либо органическим. Ионисторы на основе водного электролита обладают небольшим внутренним сопротивлением, но напряжение заряда для них ограничено 1 В. А ионисторы на основе органических электролитов обладают более высоким внутренним сопротивлением, но обеспечивают напряжение заряда 2...3 В.

ионисторах достижима энергетическая плотность от 1 до 10 Вт/кг. Она больше, чем у типичных конденсаторов, но меньше, чем у аккумуляторов. Относительно низкое внутреннее сопротивление ионисторов обеспечивает хорошую проводимость.

Ионистор может запасать энергию, примерно равную 1/10 энергии никель-металлгидридного аккумулятора. В то время как аккумулятор выдает относительно постоянное рабочее напряжение, напряжение на ионисторе понижается линейно от рабочего значения до нуля и ему не присущи такие плоские зоны характеристики разряда, как у аккумуляторов. По этой причине ионистор не способен удерживать полный заряд. Степень его заряда определяется в процентах и зависит в первую очередь от того приложения, в котором он применяется.

Чаще всего ионисторы используют для питания микросхем памяти, и иногда ими подменяют электрохимические батареи. Кроме того, их используют в цепях фильтрации и сглаживающих фильтрах. Ионисторы могут работать и в буфере с батареями в целях защиты их от резких скачков тока нагрузки: при низком токе нагрузки батарея подзаряжает суперконденсатор, и если ток резко возрастет, суперконденсатор отдаст запасенную энергию, чем уменьшит нагрузку на батарею. При таком варианте использования его размещают либо непосредственно возле аккумуляторной батареи, либо внутри ее корпуса.

Преимущества ионисторов:

• большой срок службы;

• быстрый заряд;

• неограниченное число циклов заряд/разряд;

Недостатки ионисторов:

•не обеспечивают достаточного накопления энергии;

• маленькая энергетическая плотность;

• высокий саморазряд.

Применение ионисторов:

• телевизоры, СВЧ-печи: резервное питание таймера;

•видеокамеры, платы памяти