Suponha que eu tenha um dispositivo que utilize um supercapacitor.
Quanto tempo leva para desgastar o supercapacitor para que ele precise de substituição?
Qual a durabilidade de um supercapacitor?
Respostas:
visão global
Em geral, a vida útil do capacitor (incluindo supercapacitores) depende de três coisas:
- Vida do eletrólito
- Redução de tensão
- Dissipação de temperatura / potência
Se você deseja que o capacitor dure muito tempo, limite a tensão aplicada, mantenha-o frio e limite a corrente de saída. Tudo isso deve estar na folha de dados do seu capacitor.
Vida do eletrólito
Se o capacitor é, por exemplo, cerâmico ou tântalo, o eletrólito é sólido e a tampa basicamente nunca fica ruim. Se for eletrolítico, contém fluido que evapora e eventualmente causa falha na tampa. Em um super capacitor eletrolítico de dupla camada, o eletrólito é uma combinação de um fluido e de carvão ativado, portanto é levemente vulnerável à evaporação.
Redução de tensão
Mais importante, porém, é a redução de tensão do capacitor. Se a tensão queimar a tampa no primeiro uso, você não precisará se preocupar com a evaporação. Um capacitor é um dispositivo cuidadosamente construído que separa dois filmes condutores com uma camada fina e fina de material isolante sobre uma ampla área (dobrada ou enrolada em uma embalagem). Diminua a separação e você terá maior capacitância na mesma área. Essa separação fina é vulnerável a altas tensões; é por isso que os capacitores têm máximos de voltagem específicos, geralmente impressos no gabinete. Em uma supercap, essa barreira costuma ter apenas nanômetros de espessura e o dielétrico não isolará altas tensões nessa curta distância.
Usar um limite próximo à sua tensão máxima fará com que ela falhe mais rapidamente do que usá-lo em uma tensão mais baixa, essa compensação é conhecida como curva de redução. Ele deve estar disponível no fabricante do capacitor.
Dissipação de temperatura / potência
Um capacitor é afetado negativamente pelo calor. Faz com que o eletrólito evapore mais rapidamente, enfraquece o dielétrico e pode danificar os finos elementos condutores no capacitor. Os efeitos do calor ambiental e do autoaquecimento devem ser considerados. Se o capacitor for descarregado muito rapidamente, a pequena resistência da folha e dos condutores será inconseqüente em comparação com o quadrado da corrente.
Tudo bem, mas posso citar quanto tempo isso pode durar em algumas condições razoáveis? Como "15 a 20 anos se você fizer direito e até um ano se abusar severamente"?
—
Sharptooth
Milhares de anos se você o armazenar em um cofre hermético e não usá-lo, em milissegundos se você conectá-lo a uma linha de alta tensão na superfície do sol. Suponho que você queira usá-los para alimentar um carro . Você precisará executar os números com os capacitores especificados, quantidade em série e paralelamente, consumo de motor, temperatura operacional etc.
—
Kevin Vermeer
Todo capacitor tem características diferentes. Você deve verificar a folha de dados do seu capacitor para descobrir quando ele precisa ser substituído.
As características do seu capacitor mudarão com o tempo, sob certas condições. Geralmente, os (super) capacitores têm um parâmetro chamado resistência / vida útil da carga (em horas) ou ciclos de vida (em ciclos). Um exemplo do que você pode encontrar em uma folha de dados:
Após 1000 horas de aplicação de 5.5V DC a + 85 ° C, o capacitor deve atender aos seguintes limites:
Alteração de capacitância : ± 30% do valor medido inicial
Resistência interna : <4 vezes do valor inicial especificado
Portanto, no caso acima, você pode decidir se uma alteração de ± 30% da capacitância inicial ainda é adequada para sua aplicação. Caso contrário, você deve substituir o capacitor após 1000 horas de operação nessas condições.
Uma referência extremamente boa aqui
O que inclui o comentário:
- Os supercapacitores PowerStor têm uma vida útil mais longa que as baterias secundárias, mas sua vida útil não é infinita. O modo básico de falha no final da vida útil de um supercapacitor é um aumento na resistência em série equivalente (ESR) e / ou uma diminuição na capacitância. Os critérios reais de fim de vida útil dependem dos requisitos da aplicação. A exposição prolongada a temperaturas elevadas, alta tensão aplicada e corrente excessiva levará ao aumento da VHS e à capacitância reduzida. A redução desses parâmetros prolongará a vida útil de um supercapacitor. Em geral, os supercapacitores cilíndricos têm uma construção semelhante aos capacitores eletrolíticos, possuindo um eletrólito líquido dentro de uma lata de alumínio selada com uma rolha de borracha. Durante muitos anos, o supercapacitor irá secar, semelhante a um capacitor eletrolítico, causando alta VHS e, eventualmente, fim da vida útil.
Aqui está um diagrama da referência acima, que coloca algumas figuras em vários efeitos.
A 'chave' não faz todo o sentido. É importante notar o efeito significativo da tensão na vida útil.
Essa referência é sobre o envelhecimento da supercap - não é aparente imediatamente.
Parece ser o meio de uma discussão mais ampla.
Que vale a pena.
Alguma discussão relacionada aqui