Суперконденсаторы, известные как конденсаторы с двойным электрическим слоем, ионисторы, ультраконденсаторы, гибридные конденсаторы и электрохимические конденсаторы - относительно новое поколение электрохимических приборов хранения энергии с точки зрения широкого практического использования. Они характеризуются большим числом циклов заряда/разряда (не менее 100000), низкими токами потерь, длительным сроком службы (до 32 тыс. ч при температуре 20o°С и 1 тыс. ч при 70oС), большой плотностью энергии, большой удельной пиковой мощностью (до16 кВт/кг), не критичностью к степени заряженности, работают вне зависимости от положения в пространстве и занимают промежуточное положение между электролитическими конденсаторами большой емкости и небольшими аккумуляторами. Аккумуляторы запасают энергию, используя обратимые химические реакции. Суперконденсаторы накапливают энергию в двойном электрическом слое на поверхности высокопористой структуры и могут использоваться как перезаряжаемый источник постоянного тока с электрической емкостью от единиц до тысяч Фарад.
Техническая реализация принципа началась с патента Бейкера (США, 1957 г.), а использование - с 80-х годов ХХ века (NEC, Япония), хотя базовый принцип был открыт еще в конце XIX века Гельмгольцем. Суперконденсаторы часто используются как резервный источник питания для поддержки памяти при замене элементов питания в персональных компьютерах, мобильных телефонах, пейджерах, часах и т.д.
Австралийская фирма САР-ХХ Limited [1, 2], известный производитель сверхтонких суперконденсаторов, увеличивающих качество зарядки мобильных приборов и продлевающих время жизни аккумуляторов, расширила линию своих продуктов новыми моделями, работающими при температурах до 85oС (см. табл.1). Эквивалентное последовательное сопротивление для серии G составляет 18 - 110 мОм, для серии H составляет 30 - 180 мОм. На данный момент это наилучший показатель среди аналогов. Эти суперконденсаторы делают возможным применение мощных LED (Light-Emitting Diode) вспышек в мобильных телефонах, позволяющих создать освещение, эквивалентное дневному свету, на расстоянии до трех метров.
Ксеноновые вспышки дают мощный световой поток и короткую экспозицию меньше 1 мс, что важно для съемки в движении, но требуют больших по размерам электролитических конденсаторов со временем заряда около 8 с до напряжения 330 В. В телефоне SoniEricsson K800 вспышка и периферийные устройства занимают общий объем около 3,8 см3.
LED вспышка телефона Nokia N73 имеет время экспозиции 90 мс с максимальной освещенностью 5 лк на расстоянии 2 м, время заряда 2 с.
4 светодиода Luxeon PWF1 LEDs с током 1А (каждый) и суперконденсатором 0,55 Ф при напряжении 5 В дают освещенность 86 лк, что создает перспективу их применения во вспышках уже в ближайшее время. Суперконденсатор одновременно продлевает жизнь аккумулятора. Светодиоды могут использоваться для функции фонаря.
В СССР производство и применение суперконденсаторов началась еще в 60-70 г. прошлого столетия в НПО "Квант", но в силу специфики применения все сведения об этих работах не публиковались в открытой печати.
ОАО "НИИ "ГИРИКОНД" [3], С.-Петербург, выпускает ионисторы, показанные в табл.2.
В России развито промышленное производство суперконденсаторов для пуска двигателей внутреннего сгорания (ДВС) различных транспортных средств, включая тепловозы, гибридного транспорта и специального применения: ЗАО "ЭСМА", г. Троицк Московской обл.; ЗАО "ЭЛИТ", г. Курск; ООО "Технокор", г. Москва; НПО "ЭКОНД", г. Москва; АО "Плескава", г. Псков - по лицензии НПО "ЭКОНД". Более 90% всей продукции идет на экспорт.
В России нет государственных программ финансирования разработок, они ведутся за счет продаж готовых изделий. Для сравнения: по программе развития экологически чистого транспорта в США компания "Maxwell" получила в 2005 г. 3 млн. долл. на разработку электрохимических конденсаторов для гибридного автобуса.
При установке на автомобили мощных аудиосистем, как правило, штатные аккумуляторные батареи не способны обеспечить их качественное питание. Причиной этого является слишком высокое внутреннее сопротивление батарей. При прохождении мощных сигналов возникают "провалы" в напряжении питания, которые приводят к искажениям звучания, хорошо ощутимым на слух. Ассиметричные суперконденсаторы 10ЭК104 S "ЭСМА" [4] с внутренним сопротивлением 6 мОм при 25oС, обладают высокой емкостью и мощностью 8,7 кВт, используются в качестве фильтров, сглаживающих пульсации напряжения питания в момент прохождения через систему мощного сигнала. Данный модуль может выполнять функцию пуска ДВС в случае, если батарея автомобиля окажется значительно разряжена.
Среди зарубежных производителей традиционно сильны японские компании NEC-Tokin (www.nec_tokin.net/now/english/index.html), Nippon-Chemicon, Panasonic (www.maco.panasonic.com), Power Systems, Elna (www.elna_america.com); Maxwell Technologies (www.maxwell.com), США; NessCap (www.nesscap.com), LS Cable, Корея; Bat Scap, Франция; Evans Capacitor (www.evanscap.com); AVX (www.avxcorp.com); Cooper Bussmann, бывшая Cooper Electronic Technologies (www.cooperET.com); Epson (www.epson.com).
Таблица 1
Таблица 2
