9142890998

1.2. RODZAJE KONDENSATORÓW

Termin kondensator opisuje głównie urządzenie elektroniczne składające się z pary elektrod rozdzielonych dielektrykiem (izolatorem). Ich pojemność przyjmuje wartości między pikofaradem (10’¹² F) i jednym mikrofaradem (10’⁶ F). Materiał dielektryczny, który oddziela elektrody, przy określonym napięciu ulega przebiciu, co ogranicza energię, która może być przechowywana w urządzeniu. Podwyższenie napięcia przebicia można osiągnąć zwiększając grubość dielektryka. Typowe kondensatory przeznaczone do zastosowań elektronicznych mają zakres napięć w przedziale od 100 V do 1 kV. Wyższa pojemność (powyżej ok. 1 pF) jest charakterystyczna dla kondensatorów elektrolitycznych. Ten rodzaj kondensatora składa się z blachy aluminiowej lub tantalowej (jako elektrody) pokrytej warstwą tlenku, ciekłego elektrolitu (druga elektroda) podłączonego do obwodu przy pomocy drugiej metalowej płytki. Separacja ładunku występuje w podwójnej warstwie na granicy faz elektrolit/tlenek. Kondensatory elektrolityczne mają pojemność w zakresie od 1 pF do ok. 1 F i napięcie pracy do kilkuset woltów. Stosunkowo wysokie napięcie przebicia wynika z faktu istnienia warstwy tlenku. Kondensatory elektrochemiczne podwójnej warstwy elektrycznej lub superkondensatory są urządzeniami do magazynowania energii składającymi się z dwóch elektrod o dużej powierzchni (przewodniki elektronowe) przedzielonych warstwą elektrolitu. System ten został opatentowany przez Becker'a (General Electric Co) w 1957 roku [9]. Superkondensatory są rozwijane i dostępne w handlu już od wielu dziesięcioleci, zazwyczaj składają się z węgli aktywnych o dużej powierzchni (do 2700 m²g‘') jako materiałów elektrodowych i trzech typów elektrolitów: wodnego, niewodnego lub cieczy jonowej [1]. Duża powierzchnia kontaktu elektrody z elektrolitem rzędu 10³ m² g'¹, wraz z pojemnością podwójnej warstwy elektrycznej rzędu 10 pF cm'¹, prowadzi do pojemności rzędu 100 F g'¹ (wyrażonej w stosunku do masy elektrody) . Pojemność jest znacznie większa w porównaniu do kondensatorów elektrolitycznych, jednak napięcie pracy jest znacznie niższe (zwykle 1 - 2,5 V dla jednego kondensatora). Energia i moc właściwa wyznaczają miejsce superkondensatorów w klasyfikacji pomiędzy klasycznymi kondensatorami, ze względu na wysoką moc i ogniwami charakteryzującymi się wysoką energią właściwą. Mogą one stać się uzupełnieniem ogniw lub zastąpić je w przechowywaniu energii elektrycznej i w wielu innych zastosowaniach, gdzie konieczne jest dostarczenie lub odebranie dużej energii w krótkim czasie [10]. W ciągu ostatniej dekady, rosnące zapotrzebowanie na nowe rodzaje akumulatorów energii o wysokiej mocy właściwej i długiej żywotności

11