¿Qué tan duradero es un supercondensador?

Supongamos que tengo un dispositivo que utiliza un supercondensador.

¿Cuánto tiempo llevará desgastar el supercondensador para que necesite reemplazo?

Visión de conjunto

En general, la vida útil del condensador (incluidos los supercondensadores) depende de tres cosas:

1. Vida electrolítica
2. Reducción de voltaje
3. Disipación de temperatura / potencia

Si desea que el condensador dure mucho tiempo, limite el voltaje aplicado, manténgalo frío y limite la corriente de salida. Todo esto debe estar en la hoja de datos de su condensador.

Vida electrolítica

Si el condensador es, por ejemplo, de cerámica o de tantalio, el electrolito es sólido y la tapa básicamente nunca se estropeará. Si es un electrolítico, entonces contiene líquido que se evaporará y eventualmente hará que la tapa falle. En un supercondensador electrolítico de doble capa, el electrolito es una combinación de un fluido y de carbón activado, por lo que es ligeramente vulnerable a la evaporación.

Reducción de voltaje

Sin embargo, lo más importante es la reducción de voltaje del condensador. Si el voltaje quema la tapa en el primer uso, no tendrá que preocuparse por la evaporación. Un condensador es un dispositivo cuidadosamente construido que separa dos películas conductoras con una capa delgada y delgada de material aislante sobre un área amplia (doblada o enrollada en un paquete). Disminuya la separación y obtendrá una mayor capacidad con la misma área. Esta delgada separación es vulnerable a altos voltajes; Es por eso que los condensadores tienen máximos de voltaje específicos, a menudo impresos en la carcasa. En un supercap, esta barrera a menudo solo tiene un grosor de nanómetros, y el dieléctrico no aislará altos voltajes en esta corta distancia.

Usar una tapa cercana a su voltaje máximo hará que falle más rápidamente que usarlo a un voltaje más bajo, esta compensación se conoce como curva de reducción. Debería estar disponible en el fabricante de su condensador.

Disipación de temperatura / potencia

Un condensador se ve afectado negativamente por el calor. Hace que el electrolito se evapore más rápidamente, debilita el dieléctrico y puede dañar los elementos conductores delgados del condensador. Se deben considerar tanto el calor ambiental como los efectos de autocalentamiento. Si el condensador se descarga muy rápidamente, la pequeña resistencia de la lámina y los cables será intrascendente en comparación con el cuadrado de la corriente.

Cada condensador tiene diferentes características. Debe consultar la hoja de datos de su condensador para saber cuándo necesita reemplazo.

Las características de su condensador cambiarán con el tiempo, bajo ciertas condiciones. Por lo general, los (super) condensadores tienen un parámetro llamado resistencia / vida útil de la carga (en horas) o ciclos de vida (en ciclos). Un ejemplo de lo que puede encontrar en una hoja de datos:

Después de 1000 horas de aplicación de 5.5V DC a + 85 ° C, el capacitor deberá cumplir con los siguientes límites:

• Cambio de capacitancia : ± 30% del valor medido inicial

• Resistencia interna : <4 veces el valor inicial especificado

Entonces, en el caso anterior, puede decidir si un cambio de ± 30% de la capacitancia inicial sigue siendo adecuado para su aplicación. De lo contrario, debe reemplazar el condensador después de 1000 horas de funcionamiento en esas condiciones.

Una muy buena referencia aquí

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

Que incluye el comentario:

• Los supercondensadores PowerStor tienen una vida útil más larga que las baterías secundarias, pero su vida útil no es infinita. El modo básico de falla al final de la vida útil de un supercondensador es un aumento en la resistencia en serie equivalente (ESR) y / o una disminución en la capacitancia. Los criterios reales de fin de vida dependen de los requisitos de la aplicación. La exposición prolongada a temperaturas elevadas, alto voltaje aplicado y corriente excesiva conducirá a un aumento de ESR y una disminución de la capacidad. La reducción de estos parámetros alargará la vida útil de un supercondensador. En general, los supercondensadores cilíndricos tienen una construcción similar a los condensadores electrolíticos, ya que tienen un electrolito líquido dentro de una lata de aluminio sellada con un tapón de goma. Durante muchos años, el supercondensador se secará, similar a un condensador electrolítico, causando una ESR alta y, finalmente, el final de la vida útil.

Aquí hay un diagrama de la referencia anterior que muestra algunas cifras sobre varios efectos.

La 'clave' no tiene pleno sentido. Vale la pena señalar el efecto significativo del voltaje en la vida útil.

Esta referencia trata sobre el envejecimiento de supercaps, no inmediatamente aparente.
Parece ser el centro de una discusión más amplia.
Vale la pena.

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