Kondensators het 'n aantal goeie eienskappe. Hulle stoor krag as elektriese lading eerder as chemiese energie, byvoorbeeld. Dit laat tipies byna onmiddellike laaitye en baie hoë piekuitsetstrome toe. Hulle kan honderdduisende laai-ontlaai siklusse oorleef, eerder as die honderde siklusse vir volgelaaide batterye. So wat is die probleem?
'n Battery verskaf 'n redelik konstante spanning oor 'n lang lewensduur. Afhangende van die toestel, kan jy werkverrigtingsprobleme hê wat amper heeltemal leeg is. Slimfone gaan byvoorbeeld in kragbesparingsmodus. Dit is nie net om hulle 'n bietjie langer te laat loop nie, maar om onmiddellike afskakelings sonder waarskuwing te voorkom.
Soos jy kan sien, daal die spanning soos die battery amper uitgeput raak. In jou foon is daar 'n kragomskakelingskring, deel van die algehele kragbestuur, wat werk om nie vreeslik konstante batterykrag om te skakel na 'n baie streng gereguleerde stelselkrag (waarskynlik 'n klomp verskillende spannings). Let daarop dat daar 'n belangrike verhouding hier is: krag=stroom*spanning. Om dieselfde krag te behou, soos die spanning daal, moet my kring meer stroom trek.
Elke battery het 'n bietjie interne weerstand, en as gevolg van 'n ander verhouding, genaamd Ohm se Wet, weet jy dat daar 'n mate van spanningsval in die battery sal wees. In die tekening is die Vout = V0−r∗I, waar I die stroom is. Dus, soos my V0 daal en my kragbestuurskring meer stroom moet trek om dieselfde krag te lewer, daal die battery se uitsetspanning selfs vinniger. Dit het die maksimum stroomuitset van 'n battery beperk, en dit beteken ook dat hulle redelik vinnig uitval wanneer hulle amper uitgeput is.
Maar die uitsetspanning, piekstroom en totale drywing in 'n kapasitor daal eksponensieel met verloop van tyd. Die kapasitor het een voordeel: dit stoor elektriese lading, eerder as om elektriese lading na chemiese lading om te skakel soos in 'n battery, so hoewel daar 'n interne weerstand is, is dit klein en kan dit gewoonlik geïgnoreer word. Kapasitors kan baie, baie hoë strome vir 'n kort tydjie verskaf.
Maar om iets van krag te voorsien, is hulle problematies. Onthou my begeerte om 'n konstante krag in my kragbestuurstelsel te handhaaf, en dat krag = stroom * spanning. Soos ons spanning vinnig daal, moet ons dit opmaak met vinnig stygende stroom om dieselfde krag te lewer. Baie hoë strome maak voorsiening vir 'n baie duurder stroombaan, groter kragomskakelingskomponente, meer kragverlies in stroombaanborde, ens ... dieselfde basiese probleem wat die battery teen die einde het, net dat dit baie vroeg in die kapasitor se nuttige kragbergingslewe begin gebeur. En soos die kapasitor uitgeput raak, daal die piekstroom, hoewel steeds relatief hoog, ook.
Die ander probleem is dat moderne ultrakapasitors baie laer spesifieke energie as batterye het. Die beste ultrakapasitors op die mark bestuur 8-10 Wh/kg, die meeste is meer soos 5 Wh/kg. Die beste Li-ioonbatterye lewer byna 200 Wh/kg, baie formulerings kan meer as 100 Wh/kg bereik. Dus benodig jy ongeveer 20 keer die gewig om ultrakapasitors te gebruik. Maar moontlik meer, aangesien die spanning op 'n stadium tydens ontlading, afhangende van die toepassing, te laag sal daal om bruikbaar te wees, wat krag ongebruik laat. Boonop, anders as meer tradisionele kapasitors, het ultrakapasitors ook 'n relatief hoë interne weerstand. Dus kan hulle nie noodwendig veel uitruiling van spanning vir stroom ondersteun nie.
Dan is daar selfontlading: hoe vinnig "lek" krag uit 'n stoortoestel. Die enigste NiMh-selle is robuust, maar selfontlading so hoog as 20-30% per maand. Li-ioon-selle verminder dit tot meer soos <2% per maand, afhangende van die spesifieke Li-ioon-tegnologie, miskien 3% in sommige stelsels, afhangende van batterymonitering. Vandag se ultrakapasitors laat soveel as 50% lading in die eerste maand val. Dit maak dalk nie saak in 'n toestel wat daagliks herlaai word nie, maar dit beperk absoluut die gebruiksgevalle vir kapasitors teenoor batterye, ten minste totdat beter ontwerpe geskep word.
En omdat jy so baie benodig, kan die huidige koste van ultrakapasitors 6x-20x die koste van batterye wees. As jou toepassing 'n baie klein kraglewering benodig, veral met baie kort hoë stroomstuwings, kan die ultrakapasitor 'n opsie wees. Andersins gaan dit nie in die nabye toekoms 'n batteryvervanging wees nie.
Vir hoëstroomtoepassings soos elektriese motors, nie regtig 'n nuttige oorweging as 'n alleenstaande model nie. Alhoewel stelsels wat beide ultrakondensatore en batterye gebruik, oortuigend kan wees, aangesien hul verskille baie komplementêr is, is die hoë stroomoordrag en lang lewensduur van die kondensator teenoor die hoë spesifieke energie/energiedigtheid van die battery. En daar word baie werk gedoen om baie beter ultrakondensatore, sowel as baie beter batterye, te lewer. So miskien sal die ultrakondensator eendag meer van die tipiese batterytake oorneem.
artikel van: https://qr.ae/pCacU0
Plasingstyd: Jan-06-2026