Кандэнсатары маюць шэраг выдатных уласцівасцей. Напрыклад, яны захоўваюць энергію ў выглядзе электрычнага зарада, а не хімічнай энергіі. Гэта звычайна дазваляе амаль імгненна зараджаць і забяспечваць вельмі высокія пікавыя выходныя токі. Яны могуць вытрымліваць сотні тысяч цыклаў зарадкі-разрадкі, а не сотні цыклаў, якія выкарыстоўваюцца для акумулятараў з поўным цыклам зарадкі. Дык у чым праблема?
Акумулятар забяспечвае даволі пастаяннае напружанне на працягу доўгага тэрміну службы. У залежнасці ад прылады, могуць узнікнуць праблемы з прадукцыйнасцю, блізкія да поўнай разрадкі. Напрыклад, смартфоны пераходзяць у рэжым энергазберажэння. Гэта робіцца не толькі для таго, каб яны працавалі крыху даўжэй, але і для таго, каб прадухіліць імгненнае адключэнне без папярэджання.
Як бачыце, напружанне падае, калі батарэя амаль разраджаецца. У вашым тэлефоне ёсць схема пераўтварэння магутнасці, якая з'яўляецца часткай агульнага кіравання харчаваннем, і якая пераўтварае не вельмі пастаянную магутнасць батарэі ў вельмі строга рэгуляваную магутнасць сістэмы (верагодна, з розных напружанняў). Звярніце ўвагу, што тут ёсць важная залежнасць: магутнасць = ток * напружанне. Такім чынам, каб падтрымліваць тую ж магутнасць, пры падзенні напружання мая схема павінна спажываць большы ток.
Кожная батарэя мае невялікі ўнутраны супраціў, і з-за іншай залежнасці, якая называецца законам Ома, вы ведаеце, што ў батарэі будзе падзенне напружання. На малюнку Vout=V0−r∗I, дзе I — гэта сіла току. Такім чынам, калі маё V0 зніжаецца, і маёй схеме кіравання харчаваннем даводзіцца спажываць большы ток для забеспячэння той жа магутнасці, выходнае напружанне батарэі падае яшчэ хутчэй. Гэта абмяжоўвае максімальны выходны ток батарэі, а таксама азначае, што яна даволі хутка разраджаецца, калі блізкая да поўнай разрадкі.
Але выходнае напружанне, пікавы ток і агульная магутнасць у кандэнсатары з часам экспанентна падаюць. Кандэнсатар мае адну перавагу: ён назапашвае электрычны зарад, а не пераўтварае электрычны зарад у хімічны, як у батарэі, таму, хоць і існуе ўнутраны супраціў, ён вельмі малы і звычайна ім можна занядбаць. Кандэнсатары могуць забяспечваць вельмі і вельмі высокі ток на працягу кароткага часу.
Але для харчавання чагосьці яны праблематычныя. Успомніце маё жаданне падтрымліваць пастаянную падачу энергіі ў сістэму кіравання харчаваннем, і гэта магутнасць = ток * напружанне. Па меры таго, як напружанне рэзка падае, нам даводзіцца кампенсаваць гэта рэзка ўзрастаючым токам, каб забяспечыць такую ж магутнасць. Вельмі высокія токі робяць схему значна даражэйшай, кампаненты пераўтварэння энергіі больш буйнымі, страты магутнасці ў друкаваных платах большыя і г.д. ... тая ж асноўная праблема, што і ў акумулятара бліжэй да канца тэрміну службы кандэнсатара, толькі гэта пачынае адбывацца вельмі рана на працягу карыснага тэрміну службы кандэнсатара. І па меры разрадкі кандэнсатара пікавы ток, хоць і адносна высокі, таксама падае.
Іншая праблема заключаецца ў тым, што сучасныя ультракандэнсатары маюць значна меншую ўдзельную энергію, чым акумулятары. Лепшыя ультракандэнсатары на рынку вытрымліваюць 8-10 Вт·г/кг, большасць з іх — каля 5 Вт·г/кг. Лепшыя літый-іённыя акумулятары выдаюць каля 200 Вт·г/кг, многія мадэлі могуць дасягаць больш за 100 Вт·г/кг. Такім чынам, для выкарыстання ультракандэнсатараў вам патрэбна вага прыкладна ў 20 разоў большая. Але, магчыма, і больш, бо ў нейкі момант падчас разрадкі, у залежнасці ад прымянення, напружанне падае занадта нізка, каб яго можна было выкарыстоўваць, пакідаючы энергію нявыкарыстанай. Акрамя таго, у адрозненне ад больш традыцыйных кандэнсатараў, ультракандэнсатары таксама маюць адносна высокі ўнутраны супраціў. Таму яны не абавязкова могуць падтрымліваць значную змену напружання ў залежнасці ад току.
Акрамя таго, існуе самаразрад: наколькі хутка адбываецца «ўцечка» энергіі з прылады захоўвання дадзеных. Адзіныя нікель-металгідрыдныя элементы трывалыя, але іх самаразрад дасягае 20–30% у месяц. Літый-іённыя элементы зніжаюць гэты паказчык прыкладна да <2% у месяц у залежнасці ад канкрэтнай літый-іённай тэхналогіі, магчыма, да 3% у некаторых сістэмах у залежнасці ад накладных выдаткаў на маніторынг батарэі. Сучасныя ультракандэнсатары губляюць да 50% зараду ў першы месяц. Гэта можа не мець значэння ў прыладзе, якая зараджаецца штодня, але гэта абсалютна абмяжоўвае выпадкі выкарыстання конденсаторов у параўнанні з батарэямі, прынамсі, пакуль не будуць створаны лепшыя канструкцыі.
А паколькі ультракандэнсатараў патрэбна так шмат, цяперашні кошт ультракандэнсатараў можа быць у 6-20 разоў вышэйшым за кошт акумулятараў. Калі вашаму прымяненню патрэбна вельмі малая выходная магутнасць, асабліва пры вельмі кароткіх высокіх скоках току, ультракандэнсатар можа быць адным з варыянтаў. У адваротным выпадку ён не стане заменай акумулятараў у бліжэйшай будучыні.
Для высокатокавых прымяненняў, такіх як электрамабілі, пакуль не з'яўляецца карысным варыянтам як асобны варыянт. Хаця сістэмы, якія выкарыстоўваюць як ультракандэнсатары, так і акумулятары, могуць быць пераканаўчымі, бо іх адрозненні вельмі дапаўняльныя: высокая перадача току і працяглы тэрмін службы кандэнсатара ў параўнанні з высокай удзельнай энергіяй/шчыльнасцю энергіі акумулятара. І праводзіцца вялікая праца па стварэнні значна лепшых ультракандэнсатараў, а таксама значна лепшых акумулятараў. Таму, магчыма, калі-небудзь ультракандэнсатар возьме на сябе больш тыповых абавязкаў акумулятара.
артыкул з: https://qr.ae/pCacU0
Час публікацыі: 06 студзеня 2026 г.