Что такое ионисторы и чем они отличаются от обычных конденсаторов. Каковы основные преимущества использования ионисторов большой емкости. Где применяются суперконденсаторы на 12В и 100А. Как собрать батарею на ионисторах своими руками.
Что такое ионисторы и в чем их особенности
Ионисторы, также известные как суперконденсаторы или ультраконденсаторы, представляют собой особый тип конденсаторов с очень высокой емкостью. В отличие от обычных конденсаторов, ионисторы способны накапливать значительно больший электрический заряд благодаря использованию двойного электрического слоя.
Основные характеристики ионисторов:
- Емкость от нескольких фарад до тысяч фарад
- Низкое внутреннее сопротивление
- Высокая скорость заряда и разряда
- Большое количество циклов заряд/разряд (до миллиона)
- Широкий диапазон рабочих температур
Как работает ионистор? Принцип его действия основан на образовании двойного электрического слоя на границе раздела электрод-электролит. За счет огромной площади поверхности пористых электродов достигается высокая удельная емкость.
Преимущества ионисторов большой емкости
Ионисторы большой емкости на 12В и 100А обладают рядом существенных преимуществ по сравнению с традиционными аккумуляторами:
- Высокая скорость заряда и разряда. Ионисторы способны полностью зарядиться за считанные минуты или даже секунды.
- Устойчивость к глубоким разрядам. Ионисторы не боятся полного разряда «в ноль», в отличие от большинства типов аккумуляторов.
- Длительный срок службы. Ионисторы выдерживают до миллиона циклов заряд/разряд без существенной потери емкости.
- Устойчивость к перегрузкам по току. Ионисторы способны выдерживать очень высокие токи без повреждений.
- Широкий температурный диапазон. Многие ионисторы сохраняют работоспособность при температурах от -40°C до +65°C.
Области применения суперконденсаторов на 12В
Ионисторы большой емкости на 12В находят применение во многих областях современной электроники и энергетики:
- Автомобильная электроника — для стартерных систем, рекуперативного торможения
- Возобновляемая энергетика — накопители энергии для солнечных и ветряных электростанций
- Источники бесперебойного питания
- Портативная электроника — для быстрой зарядки мобильных устройств
- Промышленное оборудование — для компенсации пиковых нагрузок
- Транспорт — накопители энергии для электробусов, трамваев
Как собрать батарею на ионисторах своими руками
Для сборки батареи на ионисторах 12В/100А потребуется:
- 8 ионисторов на 2,7В и 500Ф
- Медный провод сечением от 2 мм²
- Гайки и болты для соединений
- Паяльник, пинцет, кусачки
- Припой, флюс
Процесс сборки:
- Очистите медный провод от изоляции
- Сформируйте из провода соединительные элементы — 3 квадрата и 2 полюса
- Припаяйте гайки к полюсам для подключения
- Соберите 4 группы по 2 параллельно соединенных ионистора
- Соедините 4 группы последовательно
- Припаяйте полюса к крайним ионисторам
Тестирование и использование собранной батареи
После сборки батареи на ионисторах необходимо провести ее тестирование:
- Зарядите батарею током 5А в течение 5 минут
- Проверьте напряжение на полюсах — оно должно составлять около 12В
- Проведите тест под нагрузкой, подключив лампу или электродвигатель
- Оцените время работы и падение напряжения под нагрузкой
Собранную батарею на ионисторах можно использовать в различных устройствах, где требуются кратковременные высокие токи. Например:
- Как накопительный конденсатор для автомобильного сабвуфера
- В качестве источника питания для мощных светодиодных прожекторов
- Для запуска электроинструмента с высоким пусковым током
- В составе систем накопления энергии от солнечных батарей
Сравнение ионисторов с традиционными аккумуляторами
Рассмотрим основные отличия ионисторов от свинцово-кислотных и литий-ионных аккумуляторов:
| Параметр | Ионисторы | Свинцово-кислотные АКБ | Литий-ионные АКБ |
|---|---|---|---|
| Время заряда | Секунды-минуты | Часы | Десятки минут-часы |
| Циклы заряд/разряд | До 1 000 000 | 300-500 | 500-1000 |
| Саморазряд | Высокий | Низкий | Низкий |
| Удельная энергоемкость | Низкая | Средняя | Высокая |
| Высокая | Низкая | Средняя |
Перспективы развития технологии ионисторов
Технология ионисторов активно развивается, и в ближайшем будущем можно ожидать появления новых типов устройств с улучшенными характеристиками:
- Гибридные ионисторы с повышенной удельной энергоемкостью
- Ионисторы на основе графена с рекордной удельной емкостью
- Твердотельные ионисторы с улучшенной безопасностью
- Гибкие и печатные ионисторы для носимой электроники
Какие преимущества могут дать эти разработки? Новые типы ионисторов позволят создавать более компактные и эффективные накопители энергии для электромобилей, портативной электроники и систем хранения энергии в электросетях.
Ожидается, что к 2030 году рынок ионисторов вырастет до 5-7 миллиардов долларов, что свидетельствует о высоком потенциале этой технологии.
Батарея 12В/100А на суперконденсаторах
Суперконденсатор (он же ионистор) — это почти тот же конденсатор, только большой емкости, сравнимой с аккумулятором. Я сделал батарею 12 В из таких ионисторов, которою вполне можно использовать в различных устройствах. И будет она служить дольше в определенных режимах по сравнению с аккумуляторами любого типа, и вот почему суперконденсатор тут выигрывает:
- — не боится полного разряда «в ноль»;
- — в 100, а может 1000 раз больше выдерживает циклов «заряд/разряд»;
- — не боится критических перегрузок по току.
И это ещё не все. Продолжу после сборки батареи.
Понадобится
- Восемь суперконденсаторов (ионисторов) 2,7 В 500 Ф.
- Проволока медная от 2 кв. мм.
- Две гайки с болтами.
Инструмент:
паяльник, пинцет, кусачки.
Расходники: припой, флюс.
Изготовление батареи из ионисторов
Будем делать батарею из 8 ионисторов, включенных встречно-параллельно. А именно будет 4 пары из двух параллельно включенных конденсаторов, включенных последовательно.
Лакированную медную проволоку нужно выпрямить и очистить от лака. Сделать это можно с помощью канцелярского ножа.
Сгибаем проволоку в соединительные элементы.
Нужно сделать три квадрата и два полюса.
К полюсам, как на настоящей батареи, припаиваем гайки для подключения.
Лудим уголки квадратиков.
Собираем батарею, припаиваем соединители к ионисторам, не путая полярность.
Сначала собираем 4 группы.
А затем припаиваем полюса.
Заряжаем током 5 Ампер.
Через пять минут батарея полностью заряжена.
Проверяем лампой.
Замыкаем проволокой — раскалилось до красна.
Подключаем электродвигатель.
Где применить
А применить такую батарею можно там, где есть высокие и кратковременные нагрузки по току. Идеальный пример: накопительный конденсатор для сабвуфера в машину.
Также батарея пригодится там, где имеются частые циклы заряда и разряда: в виде аккумулятора для накопления энергии от солнечных батарей, и полной ее отдаче в ночное время фонарям.
Это лишь два варианта использования, но их гораздо больше.
Стоят они даже на Али Экспресс (ссылка) относительно не дорого, учитывая громадный срок их службы при использовании по назначению.
Смотрите видео
Ионисторы вместо стартерного свинцово-кислотного аккумулятора / Хабр
Идея запуска ДВС от ионисторов (на западе их называют суперконденсаторы) не нова, в сети есть несколько публикаций и видео роликов.
В тех, которые я смотрел, либо ничего не вышло, либо получилось слишком дорого. Получилось заводить двигатель только на ионисторах емкостью 3 тысячи фарад. На 500 и 700 фарадах двигатель ни у кого не завелся.
Теория
Набравшись опыта коллег по цеху, решил сначала провести эксперименты на виртуальной модели гибридного аккумулятора. Для этого взял замечательную программу Yenka. Нашел в сети, то что у вазовского стартера рабочий ток примерно 150-200 ампер. Ионисторов в Yenka не нашел. Использовал обычные конденсаторы только с большой емкостью. В результате виртуальных экспериментов ионисторы в 500 фарад крутили стартер аж 3.5 секунды, пока напряжение не упало ниже 8 В.
Падение напряжения при виртуальном «прокручивании» стартера от сборки из 6 ионисторов по 500ФЭксперимент в программе показывает, что можно завестись от сборки из шести 500 фарадников. Но на практике у коллег не получилось. Возможные причины:
я напутал в схеме в программе;
программа «врет»;
на самом деле ток стартера выше;
на практике были поддельные ионисторы.
1 и 2 я проверил расчетами «на коленке» — получился схожий с программой результат. 3 и 4 проверить не удалось.
Изначально, мне сильно не понравились клеммы на 500 фарадных ионисторах, они меньше чем на UPS-ных аккумуляторах. А если посмотреть на клеммы авто аккумуляторов и толщину провода к стартеру, то можно предположить, что из-за малого сечения клемм ионисторов было сильное падение напряжения на них и тока не достаточно чтобы провернуть стартер.
У конденсаторов, в отличии от аккумуляторов, под нагрузкой нет стабильного напряжения. То есть, если подключаем стартер к заряженной до 14 вольт батареи ионисторов, то через 2 секунды работы напряжение упадет до 11 вольт, еще через 2 секунды до 7 вольт. Чтобы напряжение снова поднялось, нужно заряжать конденсаторы. Поэтому время работы стартера сильно зависит от начального напряжения. Так как максимальное напряжение одного ионистора 2.7 вольт, а генератор в машине может выдавать до 14.5 вольт в сборе нужны минимум 6 ионисторов, тогда максимальное напряжение составит 16.
2 вольт. Было бы разумно использовать весь потенциал ионисторов и заряжать их до 16 вольт. Не нашел достоверной информации о том не сгорит ли стартер от 16 вольт. Но в характеристиках других электроприборов в машине русским по белому сказано: «до 15 вольт». Решил рискнуть стартером и собрать гибридный аккумулятор, где будет 6 банок ионисторов на 16.2 В, подключенные только к стартеру, балансировочная плата, обычный аккумулятор на 12 вольт для питания всего остального и заряжаемый от генератора. И повышающий преобразователь чтобы повысить напряжение от 12 до 16 вольт.
Еще существенный недостаток ионисторов, особенно китайских — быстрый саморазряд. Поэтому, если оставлять преобразователь постоянно включенный, то он быстро высадит аккумулятор. Так как на зарядку ионисторов требуется время, решил сделать момент включения преобразователя как можно раньше — при снятии машины с сигнализации. От сигналки идет только минус, поэтому пустил через реле.
Закупка
Нашел в китайском магазине ионисторы на 350 фарад.
Забил емкость в Yenk-у, оказалось, что их хватит на 2.5 секунды работы стартера. Заказал их, а также балансировочную плату.
Преобразователь сначала купил в китайском магазине повышающий, собрал схему, преобразователь сразу сгорел. Не учел то, что в нем не было ограничения по току, а у ионисторов практически нулевое сопротивление, вот и получилось короткое замыкание на выходе преобразователя. Ограничение по току бывает в повышающе-понижающих, купил — тоже сгорел, но не сразу. Купил третий другого исполнения — работает отлично!
Аккумулятор взял обычный от UPS на 7 Ач.
Сборка
В качестве корпуса будет коробка от старого свинцового аккумулятора. Крышку срезал так, чтобы клеммы остались на месте. Иначе клеммы будут на крышке и соединять их нужно будет соплями гибкими проводами. А я хочу все силовые соединения сделать жесткие, резьбовые. Полностью перегородки вырезать не стал, ширина одной “банки” как раз подошла под диаметр одного ионистора, оставил куски перегородок как изоляторы и для крепления преобразователя.
Резьба на ионисторах оказалась не стандартная — М8×1.0 (у стандартной шаг 1.25 мм, у этой 1 мм). Гайки чудом нашел в магазине грузовых запчастей.
Между собой соединил алюминиевой полосой сечением 30х1 мм, сделанной из обрезка тавра, купленного в магазине крепежа.
зажим плашечный ПА-2-2 ВКВнутри аккумуляторные клеммы проводились к пластинам свинцовым стержнем 12 мм. Для соединения с ним взял “зажим плашечный ПА-2-2 ВК” и отпилил от него кусок, нужного размера. К болту зажима прикрутил алюминиевую полосу, идущую к ионистору. Балансировочную плату соединил с перемычками тонкими проводами с клеммами на винты. Точно так же как и преобразователь и аккумулятор.
Общий “плюс” на 12В вывел через стенку корпуса болтом 6 мм. Точно так же вывел минус включения преобразователя.
ФотоПодгорели зажимы при плохом контактеЭксперименты
Опыты будем ставить на «Калине» с двигателем 1.6, 16 клапанов. При заряде ионисторов до 16 вольт летом холодный двигатель с легкостью заводится..jpg)
Прогретый заводится даже при 14 вольт. Зимой при температуре -11 так же успешно завелся но уже с трудом. Бывали случаи что с первой попытки не заводится, для второй попытки нужно ждать 1.5 минуты пока заряжаются ионисторы. Но со второй попытки всегда заводится. На новом стандартном аккумуляторе, в любые морозы машина заводилась с первой попытки.
Сейчас, зимой, сдох аккумулятор от UPS, либо он просто не предназначен для работы на морозе, либо мне его изначально дали еле живой. Его не хватает даже на втягивающее стартера, но ионисторы заряжает. Заказал 4 LiFePO4 аккумуляторы и балансир.
Батарея суперконденсаторная 12В/100А
Суперконденсатор (он же ионистор) — это почти тот же конденсатор, только большой емкости, сравнимый с аккумулятором. Из таких ионисторов я сделал аккумулятор на 12 В, который можно использовать в различных устройствах. И прослужит дольше в определенных режимах по сравнению с аккумуляторами любого типа, и поэтому тут выигрывает суперконденсатор:
- — не боится полного разряда «в ноль»;
- — 100, а может и в 1000 раз больше выдерживают циклы «заряд/разряд»;
- — не боится критических токовых перегрузок.
И это еще не все. Продолжу после сборки аккумулятора.
Потребуется
- .
- Провод медный от 2 кв. мм
- Две гайки с болтами.
Инструмент:
паяльник, пинцет, кусачки.
Расходные материалы:припой, флюс.
Изготовление батарей из ионисторов
Сделаем батарею из 8 ионисторов, соединенных встречно-параллельно. А именно, будет 4 пары двух параллельно соединенных конденсаторов, соединенных последовательно.
Лакированный медный провод необходимо выпрямить и очистить от лака. Сделать это можно канцелярским ножом.
Согните провод в соединительные элементы.
Вам нужно сделать три квадрата и два столба.
К полюсам, как на настоящей батарее, припаиваем гайки для соединения.
Из квадратов делаем углы.
Собираем аккумулятор, припаиваем разъемы к ионисторам, не перепутав полярность.
Сначала собираем 4 группы.
А потом припаять столбы.
Заряжаем током 5 Ампер.
Через пять минут аккумулятор полностью заряжен.
Проверить лампу.
Замыкаем провод — он накалился до красного.
Подключаем электродвигатель.
Где применять
А использовать такой аккумулятор можно там, где есть высокие и кратковременные токовые нагрузки. Идеальный пример: накопительный конденсатор для сабвуфера в автомобиле.
Также аккумулятор пригодится там, где есть частые циклы заряда-разряда: в виде аккумулятора для накопления энергии от солнечных батарей, и полной ее отдачи на свет в ночное время.
Это только два варианта использования, но их намного больше.
Они даже стоят на али экспресс (
) относительно не дорого, учитывая огромную продолжительность их службы при использовании по назначению.
Посмотреть видео
Купить Конденсаторы Ионисторы | Компоненты Евроком
Фильтр
100 мОм (0)
100 мОм при 100 Гц (0)
110 мОм (0)
114 мОм (0)
120 мОм (0)
125 мОм (0)
14 мОм (0)
15 мОм (0)
16 мОм (0)
18 мОм (0)
18 мОм при 100 Гц (0)
20 мОм (0)
20 мОм при 100 Гц (0)
21 мОм (0)
22 мОм (0)
23 мОм (0)
24 мОм (0)
24 мОм при 100 Гц (0)
25 мОм (0)
25 мОм при 100 Гц (0)
26 мОм (0)
27 мОм при 100 Гц (0)
28 мОм (0)
30 мОм (0)
30 мОм при 100 Гц (0)
33 мОм (0)34 мОм при 100 Гц (0)
35 мОм (0)
35 мОм при 100 Гц (0)
38 мОм (0)
40 мОм (0)
40 мОм при 100 Гц (0)
45 мОм (0)
50 мОм (0)
50 мОм при 100 Гц (0)
55 мОм (0)
58 мОм (0)
60 мОм (0)
60 мОм при 100 Гц (0)
70 мОм (0)
70 мОм при 100 Гц (0)
75 мОм (0)
80 мОм (0)
80 мОм при 100 Гц (0)
85 мОм (0)
90 мОм (0)
95 мОм (0)
1000 часов при 50°C (0)
1000 часов при 60°C (0)
1000 часов при 65°C (0)
1000 часов при 70°C (4)
1000 часов при 85°C (0)
1500 часов при 65°C (0)
1500 часов при 70°C (0)
1500 часов при 85°C (0)
2000 часов при 60°C (0)
2000 часов при 65°C (0)
2000 часов при 70°C (0)
2000 часов при 85°C (0)
250 часов при 60°C (0)
3000 часов при 70°C (0)
500 часов при 60°C (0)
500 часов при 70°C (0)
6000 часов при 85°C (0)
70080 часов при 40°C (0)
87600 часов при 25°C (0)
часов при 25°C (0)
Корпорация AVX (0)
Корнелл Дубилье Электроникс (CDE) (0)
Eaton — подразделение электроники (0)
Элна Америка (1)
ЭПКОС (ТДК) (0)
Иллинойс Конденсатор (0)
КЕМЕТ (0)
Maxwell Technologies Inc.
(0)
Мурата Электроникс Северная Америка (0)
НессКэп Ко Лтд (0)
Ничикон (0)
Электронные компоненты Panasonic (2)
Рубикон (0)
Инструменты Seiko (0)
Тайо Юдэн (0)
Корпорация ТДК (0)
Текате Групп (0)
Юнайтед Хеми-Кон (0)
Компоненты Vishay BC (0)
Вурт Электроникс Инк.
(0)
Крепление на шасси (0)
Шасси, шпилька (0)
Требуется держатель (0)
Поверхностный монтаж (0)
Сквозное отверстие (2)
Определяется пользователем (0)
0,126 (0)
0,157 (0)
0,217 (0)
0,248 (0)
0,276 (0)
0,295 (0)
0,315 (0)
0,335 (0)
0,394 (0)
0,413 (2)
0,433 (0)
0,453 (0)
0,472 (0)
0,492 (0)
0,512 (0)
0,531 (0)
0,571 (0)
0,630 (0)
0,650 (0)
0,709 (0)
0,728 (0)
0,787 (0)
0,827 (0)
0,866 (0)
0,984 (0)
1,181 (0)
1,378 (0)
1,378 (0)
1,575 (0)
15,24×2,54 (0)
-10%, +20% (0)
-10%, +30% (0)
-20%, +40% (0)
-20%, +50% (0)
-20%, +80% (3)
-20%, 200% (0)
-5%, +10% (0)
-5%, +20% (0)
-5%, +25% (0)
0%, 40% (0)
0%, +10% (0)
0%, +100% (0)
0%, +20% (0)
±10% (0)
±15% (0)
±20% (0)
±30% (0)
1,4 В (0)
10,8 В (0)
10 В (0)
11В (0)
125 В (0)
12 В (0)
13,5 В (0)
14 В (0)
15 В (0)
16,2 В (0)
160 В (0)
2,1 В (0)
2,2 В (0)
2,3 В (0)
2,5 В (0)
2,6 В (0)
2,7 В (0)
2,85 В (0)
2,8 В (0)
21,6 В (0)
27 В (0)
28 В (0)
3,2 В (0)
3,3 В (0)
3,5 В (0)
3,6 В (0)
3,8 В (0)
32,4 В (0)
3 В (0)
4,2 В (0)
4,5 В (0)
42 В (0)
48,6 В (0)
48 В (0)
4В (0)
5,4 В (0)
5,5 В (6)
5,6 В (0)
51,3 В (0)
56В (0)
5В (0)
6,3 В (0)
6,5 В (0)
62,1 В (0)
6В (0)
7,5 В (0)
75В (0)
7В (0)
8,1 В (0)
8,4 В (0)
9В (0)
16 В (0)
Найдено товаров
×
Обратите внимание:
Минимальная сумма заказа: 500 грн
Количество SMD: кратно 100 шт.
Суперконденсатор (supercapacitor) — это тип конденсатора с очень большой емкостью, он может накапливать очень большие электрические заряды. Высокая емкость достигается за счет двойного электрического слоя, что означает очень большую площадь между «обкладками» конденсатора. Это желательно, потому что большая площадь означает большую вместимость. Тот факт, что поверхность становится большой, связан с тем, что молекулы в конденсаторе наматываются друг на друга;
Области применения суперконденсатора
Высокая емкость может использоваться для хранения энергии. Химические батареи обычно используются для хранения энергии в мобильных устройствах, но конденсаторы могут заряжаться и разряжаться намного быстрее, чем батареи. Кроме того, конденсаторы можно заряжать за значительно большее количество циклов заряда, чем батареи. Это означает, что суперконденсаторы очень полезны для кратковременного хранения энергии, когда они проходят много циклов зарядки без ухудшения производительности.
