¿Qué tan duradero es un supercondensador?

Descripción general

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

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

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

Vida del electrolito

Si el capacitor es, digamos, de cerámica o 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 levemente vulnerable a la evaporación.

Reducción de voltaje

Más importante, sin embargo, es la reducción de voltaje del capacitor. Si el voltaje quema la tapa en el primer uso, no tendrá que preocuparse por la evaporación. Un capacitor es un dispositivo cuidadosamente construido que separa dos películas conductoras con una capa delgada de material aislante sobre un área amplia (doblada o enrollada en un paquete). Disminuya la separación y obtendrá una mayor capacitancia con la misma área. Esta delgada separación es vulnerable a los altos voltajes; es por eso que los capacitores tienen máximos de voltaje específicos, a menudo impresos en la caja. En un supercondensador, esta barrera suele tener solo nanómetros de espesor, y el dieléctrico no aislará los altos voltajes en esta corta distancia.

Usar un límite cerca de su voltaje máximo hará que falle más rápidamente que usarlo a un voltaje más bajo, esta compensación se conoce como curva de reducción. Debe estar disponible a través del fabricante de su capacitor.

Disipación de temperatura/potencia

Un condensador se ve afectado negativamente por el calor. Hace que el electrolito se evapore más rápidamente, hace que el dieléctrico se debilite y puede dañar los elementos conductores delgados en el capacitor. Se deben considerar tanto el calor ambiental como los efectos de autocalentamiento. Si el capacitor 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 características diferentes. Debe consultar la hoja de datos de su condensador para averiguar cuándo necesita reemplazo.

Las características de su capacitor cambiarán con el tiempo, bajo ciertas condiciones. Por lo general, los (super) capacitores tienen un parámetro llamado resistencia / vida de 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 5,5 V CC a +85 °C, el condensador deberá cumplir los siguientes límites:

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

• Resistencia interna : < 4 veces el valor especificado inicial

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 capacitor 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 su vida útil para 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 provocará un aumento de la ESR y una disminución de la capacitancia. 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, con un electrolito líquido dentro de una lata de aluminio sellada con un tapón de goma. Durante muchos años, el supercondensador se secará, de forma similar a un condensador electrolítico, lo que provocará una alta ESR y, finalmente, el final de su vida útil.

Aquí hay un diagrama de la referencia anterior que pone algunas cifras en varios efectos.

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

Esta referencia es sobre el envejecimiento de la supercap, que no es evidente de inmediato.
Parece ser el medio de una discusión más amplia.
Vale la pena.

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