ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ทนทานแค่ไหน?

สมมติว่าฉันมีอุปกรณ์ที่ใช้ supercapacitor

จะต้องใช้เวลานานแค่ไหนในการเสื่อมสภาพ supercapacitor เพื่อให้มันต้องการการทดแทน?

ภาพรวม

โดยทั่วไปแล้วตัวเก็บประจุ (รวมถึง supercapacitors) นั้นขึ้นอยู่กับสามสิ่ง:

1. ชีวิตอิเล็กโทรไล
2. แรงดันไฟฟ้า Derating
3. การกระจายอุณหภูมิ / พลังงาน

หากคุณต้องการให้ตัวเก็บประจุมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน จำกัด แรงดันไฟฟ้าที่ใช้รักษาความเย็นและ จำกัด กระแสไฟขาออก ทั้งหมดนี้ควรอยู่ในแผ่นข้อมูลของตัวเก็บประจุของคุณ

ชีวิตอิเล็กโทรไล

ถ้าตัวเก็บประจุคือพูดเซรามิกหรือแทนทาลัมอิเล็กโทรไลต์เป็นของแข็งและหมวกโดยทั่วไปจะไม่เลว ถ้ามันเป็นอิเล็กโทรไลติคมันก็จะมีของเหลวซึ่งจะระเหยและในที่สุดก็ทำให้หมวกล้มเหลว ในตัวเก็บประจุซูเปอร์อิเล็กโทรไลต์สองชั้นอิเล็กโทรไลต์เป็นการรวมกันของของไหลและถ่านกัมมันต์ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงเล็กน้อยต่อการระเหย

แรงดันไฟฟ้า Derating

ที่สำคัญกว่านั้นคือแรงดันที่เกิดจากตัวเก็บประจุ หากแรงดันไฟฟ้าไหม้ฝาครอบเมื่อใช้ครั้งแรกคุณไม่จำเป็นต้องกังวลเกี่ยวกับการระเหย ตัวเก็บประจุเป็นอุปกรณ์ที่สร้างขึ้นอย่างรอบคอบซึ่งแยกฟิล์มตัวนำไฟฟ้าสองเรื่องด้วยวัสดุฉนวนที่บางและบางเป็นชั้นบนพื้นที่กว้าง (พับหรือรีดเป็นบรรจุภัณฑ์) ลดการแยกและคุณจะมีความจุสูงกว่าในพื้นที่เดียวกัน การแยกแบบบางนี้เสี่ยงต่อแรงดันไฟฟ้าสูง นั่นเป็นสาเหตุที่ตัวเก็บประจุมีค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดเฉพาะซึ่งมักจะถูกพิมพ์ลงบนเคส ในซูเปอร์แคปกำแพงนี้มักจะหนาเพียงนาโนเมตรและอิเล็กทริกจะไม่ป้องกันแรงดันไฟฟ้าสูงในระยะสั้น ๆ นี้

การใช้ฝาปิดที่ใกล้กับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดจะทำให้มันล้มเหลวเร็วกว่าการใช้ที่แรงดันต่ำกว่าการแลกเปลี่ยนนี้เป็นที่รู้จักกันในชื่อเส้นโค้ง Derating ควรจะพร้อมใช้งานจากผู้ผลิตตัวเก็บประจุของคุณ

การกระจายอุณหภูมิ / พลังงาน

ตัวเก็บประจุได้รับผลกระทบจากความร้อน มันทำให้อิเล็กโทรไลต์ระเหยเร็วขึ้นทำให้อิเล็กทริกอ่อนตัวลงและสามารถทำลายองค์ประกอบตัวนำบาง ๆ ในตัวเก็บประจุ ควรคำนึงถึงผลกระทบความร้อนต่อสิ่งแวดล้อมและความร้อนในตัวเอง หากตัวเก็บประจุถูกปล่อยออกมาอย่างรวดเร็วความต้านทานเล็กน้อยของฟอยล์และตะกั่วจะไม่สำคัญเมื่อเทียบกับกำลังสองของกระแส

ตัวเก็บประจุทุกตัวมีคุณสมบัติแตกต่างกัน คุณควรตรวจสอบแผ่นข้อมูลของตัวเก็บประจุที่คุณจะคิดออกเมื่อมันจำเป็นต้องเปลี่ยน

คุณสมบัติของตัวเก็บประจุของคุณจะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาภายใต้เงื่อนไขบางประการ โดยปกติตัวเก็บประจุ (super) จะมีพารามิเตอร์ที่เรียกว่าendurance / load life (เป็นชั่วโมง) หรือlife cycle (เป็นรอบ) ตัวอย่างของสิ่งที่คุณสามารถพบได้ในแผ่นข้อมูล:

หลังจากการใช้งาน 5.5 โวลต์ DC ที่อุณหภูมิ + 85 ° C 1000 ชั่วโมงตัวเก็บประจุต้องเป็นไปตามข้อ จำกัด ต่อไปนี้

• การเปลี่ยนแปลงความจุ : ± 30% ของค่าที่วัดได้เริ่มต้น

• ความต้านทานภายใน : <4 เท่าของค่าเริ่มต้นที่ระบุ

ดังนั้นในกรณีข้างต้นคุณสามารถตัดสินใจได้ว่าการเปลี่ยนแปลง± 30% ของความจุเริ่มต้นยังคงเหมาะสมกับการใช้งานของคุณ ถ้าไม่คุณควรเปลี่ยนตัวเก็บประจุหลังจากใช้งาน 1,000 ชั่วโมงภายใต้เงื่อนไขเหล่านั้น

การอ้างอิงที่ดีมากที่นี่

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

ซึ่งรวมถึงความคิดเห็น:

• PowerStor supercapacitors มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าแบตเตอรี่สำรอง แต่อายุการใช้งานของมันนั้นไม่สิ้นสุด โหมดความล้มเหลวในการจบชีวิตขั้นพื้นฐานสำหรับซุปเปอร์คาปาซิเตอร์คือการเพิ่มความต้านทานอนุกรม (ESR) และ / หรือการลดลงของความจุที่เพิ่มขึ้น เกณฑ์การสิ้นสุดอายุการใช้งานจริงขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน การสัมผัสเป็นเวลานานถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้นแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานสูงและกระแสไฟฟ้าที่มากเกินไปจะทำให้ ESR ที่เพิ่มขึ้นและความจุลดลง การลดพารามิเตอร์เหล่านี้จะทำให้อายุการใช้งานของ supercapacitor ยาวนานขึ้น โดยทั่วไปแล้วตัวเก็บประจุแบบซุปเปอร์ทรงกระบอกมีโครงสร้างคล้ายกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าโดยมีอิเล็กโทรไลต์ของเหลวภายในอลูมิเนียมสามารถปิดผนึกด้วยยางได้ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาซุปเปอร์คาปาซิเตอร์จะแห้งคล้ายกับตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าทำให้เกิด ESR สูงและสิ้นสุดอายุการใช้งาน

นี่คือแผนภาพจากการอ้างอิงข้างต้นซึ่งทำให้ตัวเลขบางอย่างเกี่ยวกับผลกระทบต่างๆ

'คีย์' ไม่สมเหตุสมผล ผลกระทบที่สำคัญของแรงดันไฟฟ้าที่มีต่ออายุการใช้งานเป็นสิ่งที่ควรทราบ

การอ้างอิงนี้เกี่ยวกับอายุ supercap - ไม่ชัดเจนในทันที
ดูเหมือนจะเป็นศูนย์กลางของการสนทนาที่กว้างขึ้น
คุ้มค่า

การอภิปรายที่เกี่ยวข้องบางอย่างที่นี่