Kondensatorer har en række fantastiske egenskaber. De lagrer strøm som elektrisk ladning snarere end kemisk energi, for eksempel. Dette giver typisk næsten øjeblikkelige opladningstider og meget høje peak outputstrømme. De kan overleve hundredtusindvis af opladnings- og afladningscyklusser i stedet for de hundredvis af cyklusser, der gælder for fuldt opladede batterier. Så hvad er problemet?
Et batteri leverer en forholdsvis konstant spænding over en lang levetid. Afhængigt af enheden kan du opleve ydeevneproblemer, der er tæt på at være afladet. Smartphones går for eksempel i strømsparetilstand. Det er ikke kun for at holde dem kørende lidt længere, men for at forhindre øjeblikkelige nedlukninger uden varsel.
Som du kan se, falder spændingen, når batteriet næsten er afladet. I din telefon er der et strømkonverteringskredsløb, en del af den overordnede strømstyring, der konverterer en ikke voldsomt konstant batteristrøm til en meget stramt reguleret systemstrøm (sandsynligvis en række forskellige spændinger). Bemærk, at der er en vigtig sammenhæng her: strøm=strøm*spænding. Så for at opretholde den samme strøm, når spændingen falder, skal mit kredsløb trække mere strøm.
Hvert batteri har en lille indre modstand, og på grund af et andet forhold, kaldet Ohms lov, ved man, at der vil være et vist spændingsfald i batteriet. På tegningen er Vout = V0 - r * I, hvor I er strømmen. Når min V0 falder, og mit strømstyringskredsløb skal trække mere strøm for at levere den samme effekt, falder batteriets udgangsspænding endnu hurtigere. Dette begrænsede batteriets maksimale strømoutput, og det betyder også, at de falder ret hurtigt, når de er næsten udmattede.
Men udgangsspændingen, peakstrømmen og den samlede effekt i en kondensator falder eksponentielt over tid. Kondensatoren har én fordel: den lagrer elektrisk ladning i stedet for at konvertere elektrisk ladning til kemisk ladning som i et batteri, så selvom der er en indre modstand, er den lille og kan normalt ignoreres. Kondensatorer kan give meget, meget høje strømme i kort tid.
Men for at forsyne en ting med strøm, er de problematiske. Husk mit ønske om at holde en konstant strømforsyning til mit strømstyringssystem, og at effekt = strøm*spænding. Når vores spænding falder hurtigt, er vi nødt til at kompensere for det med hurtigt stigende strøm for at levere den samme effekt. Meget høje strømme giver et meget dyrere kredsløb, større effektkonverteringskomponenter, mere strømtab i printkort osv. ... det samme grundlæggende problem har batteriet nær slutningen, blot begynder dette at ske meget tidligt i kondensatorens nyttige strømlagringslevetid. Og når kondensatoren tømmes, falder peakstrømmen, selvom den stadig er relativt høj, også.
Det andet problem er, at moderne ultrakondensatorer har en meget lavere specifik energi end batterier. De bedste ultrakondensatorer på markedet klarer 8-10 Wh/kg, de fleste er mere som 5 Wh/kg. De bedste Li-ion-batterier leverer tæt på 200 Wh/kg, og mange formuleringer kan nå over 100 Wh/kg. Så du skal bruge omkring 20 gange så meget for at bruge ultrakondensatorer. Men muligvis mere, da spændingen på et tidspunkt under afladningen, afhængigt af anvendelsen, vil falde for lavt til at være brugbar, hvilket efterlader strømmen ubrugt. I modsætning til mere traditionelle kondensatorer har ultrakondensatorer også en relativt høj indre modstand. Så de kan ikke nødvendigvis understøtte megen udveksling af spænding for strøm.
Så er der selvafladning: hvor hurtigt "lækker" strøm fra en lagerenhed. De eneste NiMh-celler er robuste, men selvafladningen er så høj som 20-30% om måneden. Li-ion-celler reducerer dette til mere som <2% om måneden afhængigt af den specifikke Li-ion-teknologi, måske 3% i nogle systemer afhængigt af batteriets overvågningsomkostninger. Dagens ultrakondensatorer taber op til 50% af opladningen i den første måned. Det betyder måske ikke noget i en enhed, der genoplades dagligt, men det begrænser absolut brugsscenarierne for kondensatorer vs. batterier, i det mindste indtil bedre designs er skabt.
Og fordi du har brug for så mange, kan den nuværende pris på ultrakondensatorer være 6-20 gange så høj som prisen på batterier. Hvis din applikation kræver en meget lille effekt, især med meget korte høje strømstigninger, kan ultrakondensatoren være en mulighed. Ellers vil det ikke være en batterierstatning i den nærmeste fremtid.
Til applikationer med høj strømstyrke, som f.eks. elbiler, er det endnu ikke en brugbar overvejelse som en selvstændig løsning. Systemer, der bruger både ultrakondensatorer og batterier, kan dog være attraktive, da deres forskelle komplementerer hinanden meget, især den høje strømoverførsel og lange levetid for kondensatoren versus batteriets høje specifikke energi/energitæthed. Og der udføres en masse arbejde for at levere meget bedre ultrakondensatorer samt meget bedre batterier. Så måske overtager ultrakondensatoren en dag flere af de typiske batteriopgaver.
Artikel fra: https://qr.ae/pCacU0
Opslagstidspunkt: 06. januar 2026