5.2. Ионисторы

Фото 5.1. Внешний вид одного из типов ионисторов

112 Алкалиновые элементы и ионисторы

таллов и проводящие полимеры. Применение высокопористыхугольных материалов позволяет достичь плотности емкости по­рядка 10 Ф/смЗ и выше. Ионисторы на основе активированного угля наиболее экономичны в производстве. Их еще называют двухслойными или DLC-конденсаторами (DLC — Double Layer Capacitor — двухслойный конденсатор), потому что заряд сохра­няется в двойном слое, образующемся вблизи поверхности об­кладки.

Электролит ионисторов может быть водным или органиче­ским. Ионисторы на основе водного электролита обладают ма­лым внутренним сопротивлением, но напряжение заряда для них ограничено 1 В. А ионисторы на основе органических элект­ролитов обладают более высоким внутренним сопротивлением, однако обеспечивают напряжение заряда 2...3 В.

Для питания электронных схем необходимы более высокие напряжения, чем обеспечивают ионисторы. Для получения не­обходимого напряжения их включают последовательно. 3—4 ионистора обеспечивают напряжение достаточной величины. Величина энергетической емкости конденсаторов измеряется в пикофарадах (1 • 10^-12 Ф), нанофарадах (1 • 10^-9 Ф) и микрофара­дах (1 • 10^-6 Ф), в то время как емкость ионисторов (суперкон­денсаторов) поистине огромна и измеряется в фарадах (Ф). В них достижима энергетическая плотность от 1 до 10 Вт/кг. Она больше, чем у обычных конденсаторов, но меньше, чем у аккумуляторных батарей. Сравнительно низкое внутреннее со­противление ионисторов обеспечивает хорошую проводимость.

Ионистор способен запасать энергию, примерно равную 1/10 энергии никель-металлгидридной батареи. В то время как акку­муляторная батарея выдает относительно постоянное рабочее напряжение, напряжение на ионисторе уменьшается линейно от рабочего значения до нуля и ему не присущи такие «плоские» участки характеристики разряда, как у аккумуляторных батарей. По этой причине он не способен удерживать полный заряд. Сте­пень его заряда определяется в процентах и зависит в первую очередь от того приложения, в котором он используется.

Например, если 6-вольтовая батарея допускает разряд до 4,5 В, пока оборудование не отключится, ионистор достигает этого порога в течение первой четверти времени разряда. Остав­шаяся в нем запасенная энергия оказывается ненужной. Для увеличения степени использования запасенной в ионисторе

Алкалиновые элементы и ионисторы 113

энергии можно использоватьDC/DC преобразователи, однако такой путь недостаточно эффективен и к тому же ведет к удоро­жанию системы на 10—15 %.

Чаще всего ионисторы применяют для питания микросхем памяти, и иногда ими заменяют электрохимические батареи. Кроме того, их используют в цепях фильтрации и сглаживающих фильтрах.

Могут они работать и в буфере с батареями в целях защиты их от резких бросков тока нагрузки: при низком токе нагрузки батарея подзаряжает суперконденсатор, и, если он резко возрас­тет, суперконденсатор отдаст запасенную энергию, чем снизит нагрузку на батарею. При таком варианте применения его раз­мещают либо непосредственно возле аккумуляторной батареи, либо внутри ее корпуса.

Преимущества ионисторов:

• большой срок службы;

• низкое внутреннее сопротивление — обеспечивает сглажи­ вание импульсов (бросков) тока нагрузки, если включен параллельно аккумуляторной батарее;

• быстрый заряд — в течение нескольких секунд из-за низ­ кого внутреннего сопротивления;

• работа при любом напряжении, не превышающем номи­ нального;

• неограниченное количество циклов заряд/разряд;

• отсутствие необходимости контроля за режимом зарядки; • применение простых методов заряда;

• широкий диапазон рабочих температур: -25...70 °С;

• дешевизна.

Недостатки ионисторов:

• не обеспечивают достаточного накопления энергии;

• низкая энергетическая плотность;

• низкое напряжение на отдельных типах ионисторов;

• для получения требуемого напряжения необходимо после­ довательное включение не менее трех ионисторов;

• высокий саморазряд.

Применение:

• видеомагнитофоны, телевизоры, СВЧ-печи: резервное пи­ тание таймера;

114

Алкалиновые элементы и ионисторы

Алкалиновые элементы и ионисторы

115

• видеокамеры, платы памяти, пейджеры: резервное питание запоминающего устройства во время смены батарей;

• музыкальные центры: питание микросхем памяти устано­ вок тюнера;

• телефоны: питание микросхем памяти для хранения номе­ ров абонентов;

• электронные счетчики электрической энергии;

• охранная сигнализация;

• электронные измерительные приборы и т. д.