Конденсаторлардың бірқатар керемет қасиеттері бар. Олар қуатты химиялық энергия ретінде емес, электр заряды ретінде сақтайды. Бұл әдетте лезде зарядтау уақытына және өте жоғары шыңдық шығыс токтарына мүмкіндік береді. Олар толық циклді батареялар үшін жүздеген циклдердің орнына жүздеген мың зарядтау-разрядтау циклдеріне төтеп бере алады. Мәселе неде?
Батарея ұзақ қызмет ету мерзімі ішінде тұрақты кернеуді қамтамасыз етеді. Құрылғыға байланысты сізде заряды таусылатындай өнімділік мәселелері болуы мүмкін. Мысалы, смартфондар қуатты үнемдеу режиміне өтеді. Бұл олардың жұмысын сәл ұзағырақ сақтау үшін ғана емес, сонымен қатар ескертусіз лезде өшіп қалудың алдын алу үшін де қажет.
Көріп отырғаныңыздай, батарея таусылуға жақын болған сайын кернеу төмендейді. Телефоныңызда жалпы қуатты басқарудың бөлігі болып табылатын қуатты түрлендіру тізбегі бар, ол онша тұрақты емес батарея қуатын өте қатаң реттелетін жүйелік қуатқа (мүмкін, әртүрлі кернеулер тобына) айналдыру үшін жұмыс істейді. Мұнда маңызды байланыс бар екенін ескеріңіз: қуат = ток * кернеу. Сондықтан, кернеу төмендеген сайын бірдей қуатты сақтау үшін менің тізбегім көбірек ток тұтынуы керек.
Әрбір батареяның ішкі кедергісі аздап болады, және Ом заңы деп аталатын басқа бір қатынасқа байланысты батареяда кернеудің төмендеуі болатынын білесіз. Суретте Vout=V0−r∗I көрсетілген, мұндағы I - ток күші. Осылайша, менің V0 кернеуім төмендеген сайын және қуатты басқару тізбегім бірдей қуатты жеткізу үшін көбірек ток тұтынуы керек болғанда, батареяның шығыс кернеуі одан да тез төмендейді. Бұл батареяның максималды ток шығысын шектеді, сонымен қатар олар таусылған кезде тез таусылады дегенді білдіреді.
Бірақ конденсатордағы шығыс кернеуі, ең жоғары ток және жалпы қуат уақыт өте келе экспоненциалды түрде төмендейді. Конденсатордың бір артықшылығы бар: ол батареядағыдай электр зарядын химиялық зарядқа айналдырудың орнына электр зарядын сақтайды, сондықтан ішкі кедергі болғанымен, ол өте кішкентай және әдетте елемеуге болады. Конденсаторлар қысқа уақыт ішінде өте жоғары токтар бере алады.
Бірақ бір нәрсені қуаттандыру үшін олар проблемалы. Қуатты басқару жүйеме тұрақты қуат берілуін қалайтынымды еске түсіріңіз, қуат = ток * кернеу. Кернеуіміз тез төмендеген сайын, сол қуатты беру үшін оны тез өсетін токпен өтеуіміз керек. Өте жоғары токтар тізбектің әлдеқайда қымбат болуына, қуатты түрлендіру компоненттерінің үлкен болуына, схемалық тақталарда қуаттың көп жоғалуына және т.б. әкеледі... батареяның соңғы кезеңінде кездесетін негізгі проблема, тек бұл конденсатордың пайдалы қуатты сақтау мерзімінің өте ерте кезеңінде орын ала бастайды. Ал конденсатор таусылған сайын, шың тогы, әлі де салыстырмалы түрде жоғары болса да, төмендейді.
Тағы бір мәселе, қазіргі заманғы ультраконденсаторлардың батареяларға қарағанда меншікті энергиясы әлдеқайда төмен. Нарықтағы ең жақсы ультракапсулалар 8-10 Вт/кг құрайды, көпшілігі 5 Вт/кг-ға жуық. Ең жақсы литий-ионды батареялар 200 Вт/кг-ға жуық қуат береді, көптеген формулалар 100 Вт/кг-нан асуы мүмкін. Сондықтан ультракапсулдарды пайдалану үшін сізге шамамен 20 есе көп салмақ қажет. Бірақ одан да көп болуы мүмкін, себебі разряд кезінде, қолдануға байланысты, кернеу пайдалану үшін тым төмен түсіп, қуат пайдаланылмай қалады. Сондай-ақ, дәстүрлі конденсаторлардан айырмашылығы, ультраконденсаторлардың ішкі кедергісі салыстырмалы түрде жоғары. Сондықтан олар кернеудің токқа көп ауысуын қолдай алмайды.
Содан кейін өздігінен разрядталу бар: сақтау құрылғысынан қуаттың қаншалықты тез «ағып кетуі». Тек NiMh элементтері берік, бірақ өздігінен разрядталу айына 20-30%-ға дейін жетеді. Литий-ионды элементтер нақты литий-ионды технологияға байланысты мұны айына <2%-ға дейін төмендетеді, кейбір жүйелерде батареяны бақылаудың қосымша шығындарына байланысты 3%-ға дейін болуы мүмкін. Бүгінгі ультраконденсаторлар бірінші айда зарядты 50%-ға дейін төмендетеді. Бұл күн сайын қайта зарядталатын құрылғыда маңызды болмауы мүмкін, бірақ бұл батареяларға қарағанда қақпақтарды пайдалану жағдайларын мүлдем шектейді, кем дегенде жақсы дизайндар жасалғанға дейін.
Ал сізге сонша көп қажет болғандықтан, ультраконденсаторлардың ағымдағы құны батареялардың құнынан 6x-20 есе қымбат болуы мүмкін. Егер сіздің қолданбаңыз өте аз қуат шығысын қажет етсе, әсіресе өте қысқа жоғары ток кернеулерімен, ультракап опция болуы мүмкін. Әйтпесе, жақын арада батареяны ауыстыру мүмкін болмайды.
Электромобильдер сияқты жоғары токты қолданбалар үшін бұл әлі пайдалы емес, жеке құрылғы ретінде қарастырылады. Ультракапсулалар мен батареяларды пайдаланатын жүйелер өте тартымды болуы мүмкін, себебі олардың айырмашылықтары өте өзара байланысты, жоғары ток өткізгіштігі және қақпақтың ұзақ қызмет ету мерзімі батареяның жоғары меншікті энергия/энергия тығыздығымен салыстырғанда. Және әлдеқайда жақсы ультраконденсаторларды, сондай-ақ әлдеқайда жақсы батареяларды жеткізу үшін көп жұмыс жасалуда. Сондықтан, мүмкін, бір күні ультракапсула батареяның әдеттегі міндеттерін көбірек атқаратын шығар.
Мақала мына жерден алынды: https://qr.ae/pCacU0
Жарияланған уақыты: 2026 жылғы 6 қаңтар