Wie sicher sind vorgeladene Supercaps im Vergleich zu vorgeladenen Batterien?
Ich entwerfe ein solarbetriebenes System und möchte so etwas wie eine BCAP0005-Superkappe von Maxwell (2,7 V, 5 F) verwenden, um viel Energie zu speichern.
Diese Superkappe ist weitaus weniger energiereich und weitaus weniger gefährlich als ein Akkupack mit 2500-mAh-AA-Zellen oder sogar als einzelne AA-Zellen.
Die von Ihnen gewählte Superkappe würde für den Bruchteil einer Sekunde einen Stromstoß erzeugen, der geringfügig über dem liegt, den Sie normalerweise von einer modernen 2500-mAh-NimH-AA-Zelle erhalten würden - aber dann wäre sie vollständig entladen.
Eine einzelne AA-Zelle würde jedoch für viele Minuten etwas weniger Strom produzieren. Eine einzelne Zelle oder einige von ihnen in einer Batterie könnten durchaus sehr hohe Temperaturen erzeugen und ein Feuer entfachen. Die Superkappe konnte nur sehr schwer verwendet werden, um ein Feuer zu entfachen.
Einige Supercaps oder Ultracaps sind weitaus leistungsfähiger als diese. Einige können zum Beispiel zum Starten von Kraftfahrzeugen verwendet werden.
".... Hosen in Flammen" - fast: Bei "einigen Gelegenheiten" habe ich es fast geschafft, meine Hosentasche in Brand zu setzen oder mich mit den Temperaturen zu verbrennen, die durch das (dumme) Tragen einer Reihe von AA-NimH-Zellen (unter) erzeugt werden 2000 mAh Kapazität) plus Münzen und Schlüssel in derselben Tasche und mit einer leitenden Pfadform. Das Entfernen der Zellen aus der Tasche wird plötzlich zur einzigen und überwältigenden Priorität, wobei das Entfernen der Hosen eine enge zweite Wahl darstellt. Dies ist keine Erfahrung, die ich in Zukunft wiederholen möchte :-). In solchen Fällen erreichen einige Münzen oder Schlüssel innerhalb weniger Sekunden Temperaturen, die weit über ihrem sicheren Handhabungsniveau liegen. Die als Beispiel gewählte Superkappe konnte dieses Ergebnis nicht erzielen.
Betrachten wir zunächst die Aspekte der Energiekapazität:
Bei jeder normalen Bedeutung des Begriffs speichert ein 2,7-V-5-F-Kondensator nicht "viel Energie". Wenn die gesamte Energie im Kondensator verfügbar wäre, würde dies E = 0,5 x C x V ^ 2 Joule liefern. Für einen 2,7 V ist der 5F-Kondensator E = 0,5 × 5 × 2,7 ^ 2 = ~ 18 Joule.
Im Vergleich dazu liefert eine AA-Batterie mit 2500 mAh etwa
E = V x Ah x 3600 Joule
= 1,2 x 2,5 x 3600 = 10.800 Joule.
Die 5F-Superkappe speichert also ungefähr 18 / 10.800 = ~ 0,17% der Energie in der Batterie. Während die Batterie in einer typischen Anwendung fast die gesamte Energie liefern kann, erfordert die Superkappe zusätzliche Anstrengungen, um Energie zurückzugewinnen, wenn sich die Spannung Null nähert.
Entladungssicherheit:
Wo eine Superkappe im Vergleich zu einer Batterie nützlich ist, liegt ihre Fähigkeit, schnell zu laden und schnell zu entladen, und dies über viel mehr Zyklen als eine Batterie mit geringem Kapazitätsverlust.
In einigen Fällen ist diese schnelle Lade- und Entladefähigkeit im Vergleich zu einer typischen Batterie groß und im Vergleich zu einer Batterie extrem groß, ausgedrückt als Gesamtkapazität.
Das von Ihnen ausgewählte Beispiel und alle anderen Mitglieder seiner Familie sind jedoch weitaus "schwächer" als einige Super- / Ultra-Kappen. Das hier verfügbare Datenblatt zeigt einen Innenwiderstand von 170 Milliohm, was auf einen Kurzschlussstrom von etwa 2,7 / 0,17 = ~ 16 A bei voller Ladung hindeutet, und der typische Kurzschlussstrom wird als 16 A bei 65 ° C und 14 A bei 85 ° C angezeigt. Da die Temperatur schnell ansteigen würde und die äquivalente Spannung (sobald sie kurzgeschlossen ist) unter Kurzschluss sehr schnell abfallen würde (da bei 18 J Bruttokapazität die S / C-Entladezeit deutlich unter 1 Sekunde liegen würde), würde dieser Kondensator keine großen Energiemengen erzeugen (vielleicht 20 bis 30 W Spitze) und nur für weit unter 1 Sekunde.
Eine typische moderne NimH AA-Zelle enthält viel mehr Energie und liefert viel länger viel mehr Energie.
Zum Beispiel kann eine 2,5 Ah Nimh AA - Zelle bei werden kann auf etwa 5A typischerweise ausgeschleust und kann eine geladene Entladungskapazität im Bereich 10A bis 20A kurzzeitig mit sehr reduzierter Spannung aufweist. Die Ausgangsleistung entspricht also fast der Leistung der Superkappe für den Bruchteil einer Sekunde, ABER die Batterie erzeugt viele Sekunden lang mehr als 10 Watt und viele Minuten lang mehr als 5 Watt.