Jak trwały jest superkondensator?

Załóżmy, że mam urządzenie wykorzystujące superkondensator.

Jak długo zajmie zużycie superkondensatora, aby wymagał wymiany?

Przegląd

Ogólnie żywotność kondensatora (w tym superkondensatorów) zależy od trzech rzeczy:

1. Życie elektrolitu
2. Obniżenie napięcia
3. Rozpraszanie temperatury / mocy

Jeśli chcesz, aby kondensator działał przez długi czas, ogranicz przyłożone napięcie, utrzymuj go w niskiej temperaturze i ogranicz prąd wyjściowy. Wszystko to powinno znajdować się w arkuszu danych kondensatora.

Życie elektrolitu

Jeśli kondensator jest, powiedzmy, ceramiczny lub tantalowy, elektrolit jest ciałem stałym, a nasadka zasadniczo nigdy się nie zepsuje. Jeśli jest elektrolityczny, zawiera płyn, który wyparuje i ostatecznie spowoduje awarię korka. W elektrolitycznym dwuwarstwowym superkondensatorze elektrolit jest kombinacją płynu i węgla aktywnego, więc jest on w niewielkim stopniu podatny na parowanie.

Obniżenie napięcia

Ważniejsze jest jednak obniżenie napięcia kondensatora. Jeśli napięcie wypali korek przy pierwszym użyciu, nie musisz się martwić parowaniem. Kondensator to starannie skonstruowane urządzenie, które oddziela dwie przewodzące folie cienką, cienką warstwą materiału izolacyjnego na dużym obszarze (złożonym lub zwiniętym w opakowanie). Zmniejsz separację, a uzyskasz większą pojemność z tym samym obszarem. Ten cienki rozdział jest podatny na wysokie napięcia; dlatego kondensatory mają określone maksymalne napięcia, często wydrukowane na obudowie. W superkapie bariera ta ma często grubość zaledwie nanometrów, a dielektryk nie izoluje wysokich napięć na tej niewielkiej odległości.

Użycie nasadki na poziomie zbliżonym do jej maksymalnego napięcia spowoduje, że zepsuje się szybciej niż użycie jej przy niższym napięciu, ten kompromis jest znany jako krzywa obniżania wartości znamionowych. Powinien być dostępny u producenta kondensatora.

Rozpraszanie temperatury / mocy

Ciepło ma negatywny wpływ na kondensator. Powoduje to szybsze odparowywanie elektrolitu, osłabienie dielektryka i może uszkodzić cienkie elementy przewodzące w kondensatorze. Należy wziąć pod uwagę zarówno ciepło otoczenia, jak i efekty samonagrzewania. Jeśli kondensator zostanie rozładowany bardzo szybko, niewielki opór folii i przewodów będzie nieistotny w porównaniu do kwadratu prądu.

Każdy kondensator ma inną charakterystykę. Powinieneś sprawdzić arkusz danych swojego kondensatora, aby dowiedzieć się, kiedy należy go wymienić.

Charakterystyka kondensatora zmienia się w czasie, pod pewnymi warunkami. Zwykle (super) kondensatory mają parametr o nazwie wytrzymałość / żywotność obciążenia (w godzinach) lub cykle życia (w cyklach). Przykład tego, co można znaleźć w arkuszu danych:

Po 1000 godzinach przyłożenia 5,5 V DC w temperaturze + 85 ° C kondensator musi spełniać następujące ograniczenia:

• Zmiana pojemności : ± 30% początkowej zmierzonej wartości

• Rezystancja wewnętrzna : <4 razy początkowa określona wartość

Tak więc w powyższym przypadku możesz zdecydować, czy zmiana ± 30% początkowej pojemności jest nadal odpowiednia dla twojej aplikacji. Jeśli nie, należy wymienić kondensator po 1000 godzinach pracy w tych warunkach.

Niezwykle dobre referencje tutaj

http://www.digikey.co.nz/Web%20Export/Supplier%20Content/CooperBussmann_283/PDF/CooperBussmann_Guidelines_using_aerogel.pdf?redirected=1

Który zawiera komentarz:

• Superkondensatory PowerStor mają dłuższą żywotność niż akumulatory wtórne, ale ich żywotność nie jest nieskończona. Podstawowym trybem awarii na końcu życia superkondensatora jest wzrost równoważnej rezystancji szeregowej (ESR) i / lub spadek pojemności. Rzeczywiste kryteria wycofania z eksploatacji zależą od wymagań aplikacji. Długotrwałe narażenie na podwyższone temperatury, wysokie przyłożone napięcie i nadmierny prąd doprowadzą do zwiększenia ESR i zmniejszenia pojemności. Zmniejszenie tych parametrów wydłuży żywotność superkondensatora. Ogólnie cylindryczne superkondensatory mają podobną budowę jak kondensatory elektrolityczne, z ciekłym elektrolitem wewnątrz aluminiowej puszki uszczelnionej gumowym korkiem. Z biegiem lat superkondensator wysycha, podobnie jak kondensator elektrolityczny, powodując wysokie ESR i ostatecznie koniec żywotności.

Oto schemat z powyższego odniesienia, który przedstawia pewne liczby dotyczące różnych efektów.

„Klucz” nie ma pełnego sensu. Warto zauważyć znaczący wpływ napięcia na żywotność.

To odniesienie dotyczy starzenia się superkapów - nie od razu widoczne.
Wygląda na środek szerszej dyskusji.
Wart.

Kilka powiązanych dyskusji tutaj