Кондензаторите имаат голем број одлични својства. На пример, тие складираат енергија како електричен полнеж, а не како хемиска енергија. Ова обично овозможува речиси моментално време на полнење и многу високи врвни излезни струи. Тие можат да издржат стотици илјади циклуси на полнење-празнење, наместо стотиците циклуси за батерии со целосен циклус. Па, во што е проблемот?
Батеријата обезбедува прилично константен напон во текот на долг век на траење. Во зависност од уредот, може да имате проблеми со перформансите близу до празнење. Паметните телефони, на пример, преминуваат во режим на заштеда на енергија. Тоа не е само за да продолжат да работат малку подолго, туку и за да се спречат моментални исклучувања без предупредување.
Како што можете да видите, напонот опаѓа кога батеријата се приближува кон празнење. Во вашиот телефон, постои коло за конверзија на енергија, дел од целокупното управување со енергијата, кое работи на претворање на не многу константната енергија на батеријата во многу строго регулирана системска енергија (веројатно еден куп различни напони). Забележете дека тука постои важна врска: енергија = струја * напон. Значи, за да се задржи истата енергија, како што опаѓа напонот, моето коло мора да троши повеќе струја.
Секоја батерија има мал внатрешен отпор, и поради друга врска, наречена Омов закон, знаете дека ќе има пад на напонот во батеријата. На цртежот, Vout=V0−r∗I, каде што I е струјата. Така, како што мојот V0 опаѓа и моето коло за управување со енергија мора да троши повеќе струја за да ја испорача истата моќност, излезниот напон на батеријата опаѓа уште побрзо. Ова го ограничува максималниот излез на струја на батеријата, а исто така значи дека тие паѓаат доста брзо кога се блиску до исцрпеност.
Но, излезниот напон, врвната струја и вкупната моќност во кондензаторот експоненцијално опаѓаат со текот на времето. Кондензаторот има една предност: складира електричен полнеж, наместо да го претвора електричниот полнеж во хемиски полнеж како кај батеријата, па иако постои внатрешен отпор, тој е мал и обично може да се игнорира. Кондензаторите можат да обезбедат многу, многу високи струи за кратко време.
Но, за напојување на нешто, тие се проблематични. Потсетете се на мојата желба да одржувам константна енергија што влегува во мојот систем за управување со енергија, и таа енергија = струја * напон. Како што нашиот напон брзо опаѓа, мора да го надоместиме со брзо растечка струја за да ја испорачаме истата енергија. Многу високите струи создаваат многу поскапо коло, поголеми компоненти за конверзија на енергија, поголема загуба на енергија во плочките итн... истиот основен проблем што го има батеријата при крајот, само што ова почнува да се случува многу рано во корисниот век на траење на енергијата на кондензаторот. И како што кондензаторот се троши, врвната струја, иако е сè уште релативно висока, исто така опаѓа.
Другиот проблем е што модерните ултракондензатори имаат многу помала специфична енергија од батериите. Најдобрите ултракондензатори на пазарот произведуваат 8-10 Wh/kg, повеќето се повеќе како 5 Wh/kg. Најдобрите литиум-јонски батерии испорачуваат близу 200 Wh/kg, многу формулации можат да достигнат над 100 Wh/kg. Значи, ви треба околу 20 пати поголема тежина за да користите ултракондензатори. Но, можеби и повеќе, бидејќи во одреден момент за време на празнењето, во зависност од апликацијата, напонот ќе падне премногу ниско за да биде употреблив, оставајќи ја енергијата неискористена. Исто така, за разлика од по традиционалните кондензатори, ултракондензаторите имаат и релативно висок внатрешен отпор. Значи, тие не можат нужно да поддржат многу размена на напон за струја.
Потоа, тука е самопразнењето: колку брзо „протекува“ енергијата од уредот за складирање. Единствените NiMh ќелии се издржливи, но самопразнењето е високо до 20-30% месечно. Литиум-јонските ќелии го намалуваат ова на повеќе од <2% месечно во зависност од специфичната литиум-јонска технологија, можеби 3% во некои системи во зависност од трошоците за следење на батериите. Денешните ултракондензатори губат и до 50% од полнењето во првиот месец. Тоа можеби не е важно кај уред што се полни дневно, но апсолутно ги ограничува случаите на употреба на капачиња наспроти батерии, барем додека не се создадат подобри дизајни.
И бидејќи ви се потребни толку многу, моменталната цена на ултракондензаторите може да биде 6x-20x поголема од цената на батериите. Ако вашата апликација има потреба од многу мала излезна моќност, особено со многу кратки високи струјни пренапони, ултракапациторот може да биде опција. Во спротивно, нема да биде замена за батеријата во блиска иднина.
За апликации со висока струја како електрични автомобили, засега не е баш корисен фактор, како самостоен. Иако системите што користат и ултракапсули и батерии можат да бидат привлечни, бидејќи нивните разлики се многу комплементарни, високиот пренос на струја и долгиот век на траење на капачето наспроти високата специфична густина на енергија/енергија на батеријата. И се работи многу за да се испорачаат многу подобри ултракондензатори, како и многу подобри батерии. Па можеби еден ден ултракапачето ќе преземе повеќе од типичните задачи на батеријата.
статија од: https://qr.ae/pCacU0
Време на објавување: 06.01.2026