电容和电池都是用来“存”电的,像是一对孪生兄弟 。但它们又都有着各自不同的特点和应用领域 。下面分六方面作一简要介绍:
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一.对电的储存方式不一样
用最通俗的话讲,电容储存的是电能 。电池储存的是由电能转化后的化学能 。前者只是物理变化,后者是化学变化 。
二.充放电的速度和次数不一样
由于电容是直接对电荷进行存储 。因此充放电速度很快,大容量电容一般情况下充滿电只需数秒或数分钟;而蓄电池充电通常需要数小时,且受溫度影响较大 。这也是由化学反应的性质决定的 。
电容充放电次数至少要数万至数亿次,电池一般只有几百上千次 。
三.用途不一样
电容可用于偶合、退偶、滤波、移相、谐振和用做瞬间大电流放电的储能元件等 。电池的作用则仅仅是用来当电源的,但在特定情况下也可起到一定的稳压和滤波作用 。
四.电压特性不一样
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凡是电池都有标称电压 。因电极选材不同而决定了不同的电池电压 。如铅酸电池2V、镍氢1.2V、锂电3.7V等 。电池在这一电压附近持续充放电的时间最长 。而电容对电压是没有要求的,从0~任意电压均可(电容上标的耐压是保证电容安全使用的参数,与电容特性无关) 。
在放电过程中,电池会带着负载顽强的“坚持”在标称电压附近,直到最后实在坚持不住才开始下跌 。而电容则沒有这个“坚持”的义务,电压从开始放电就随波逐流不停的下降,以致于在电量很富足的时侯,电压已跌到“惨不忍睹”的地步了 。既然电容和电池都可以充放电,为什么不把电容当电池用呢?下面的第五点就是原因所在 。
五.充放电曲线不一样
首先看一下蓄电池的曲线图:
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下面是电容的曲线图
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从以上曲线图可以看出,电容的充放电曲线很陡,瞬间就能完成充放电过程的主要部分,因此适合大电流高功率快充快放 。这种陡峭曲线对于充电过程是有益的,可快速完成充电过程 。但在放电时就成了缺点,电压的快速下降,就使得电容难以直接替代电池进入电源領域 。如果要进入电源领域,可通过两个途径来解决,一是和电池并连使用,互相取长补短 。另一个就是配合DC一DC模块来弥补电容放电曲线的先天不足,让电容能有一个尽可能稳定的电压输出 。
六.用电容替代电池的可行性
首先让我们先了解一下电容是什么 。电容C=q/ⅴ(式中C是电容量,q是电容所带电量,v是极板间的电势差) 。这就是说在电容量确定的情况下,q/v就是一个常数 。如果非要和蓄电池做对比,可暂且把这里的q理解为是电池的容量 。
为了能更形象些,我们不彷用水桶来作一比喻 。电容量C就好比是水桶的直径,水就是电量q,当然直径越大盛水越多 。但究竟能盛多少呢?还要看水桶的高度,这个高度就是加在电容上的电压 。因此也可以说如果不设电压上限,一个法拉的电容可以存储全世的电能!当然这只是一个在技术上永远不能实现的假设,但理论上是成立的 。
下面让我们来估萛一下多大容量的电容,可相当于一节18650锂电池:
为便于对比先把容量换萛成焦耳 。
锂电池2Ah×3.7V=7.2Wh
7.2Wh×3600秒=25920焦耳
电容我们试选5.的,放电终止电压参照锂电定为2.5V 。5.5-2.5=3V 。
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