预充电超级电容器与预充电电池相比有多安全?
我正在设计太阳能系统,我想使用Maxwell的BCAP0005超级电容器(2.7V,5F)之类的东西来存储大量能量。
与2500 mAh AA电池组甚至单个AA电池相比,这种超级电容器的能量消耗和危险性要低得多。
您选择的超级电容将产生一瞬间的爆发力,该瞬间爆发力会稍微超过现代2500 mAh NimH AA电池通常会产生的能量-但随后会完全放电。
但是,单个AA电池产生的功率会减少一些,但持续数分钟。电池中的单个电池或其中几个可以完全产生极高的温度并起火。超级电容器只能非常困难地用于开火。
一些超级电容或超级电容的功能远胜于此。有些可以用于例如汽车启动。
“ ....裤子着火了”-几乎:在“几次”上,我几乎要着火烧裤子或将(愚蠢地)携带多个AA NimH电池(低于2000 mAh容量)以及硬币和钥匙放在同一个口袋中,并具有导电路径。从口袋里取出牢房突然变成了一个人的唯一和压倒一切的优先事项,而从裤子上移开则是紧随其后的第二选择。这不是我将来打算复制的经验:-)。在这种情况下,某些硬币或钥匙会在几秒钟内达到远高于其安全处理水平的温度。作为示例选择的超级电容器无法实现此结果。
首先,让我们看一下能量容量方面:
从该术语的任何正常含义来看,一个2.7V,5F电容器将不会存储“大量能量”。如果电容器中的所有能量均可用,则将提供E = 0.5 x C x V ^ 2焦耳。对于2.7V,5F电容器E = 0.5 x 5 x 2.7 ^ 2 =〜18焦耳。
相比之下,一块2500 mAh的AA电池将提供大约
E = V x Ah x 3600焦耳
= 1.2 x 2.5 x 3600 = 10,800焦耳。
因此5F超级电容将存储电池中约18 / 10,800 =〜0.17%的能量。同样,在典型的应用中,电池几乎可以提供所有这些能量,而当电压接近零时,超级电容将需要额外的精力来恢复能量。
放电安全:
与电池相比,超级电容器有用的地方在于它具有快速充电和快速放电的能力,并且与电池几乎没有容量损失的情况相比,它可以进行更多次循环。
在某些情况下,这种快速充电和放电能力比典型电池大,而以电池的总容量来表示,则其极快。
但是,您选择的示例以及该系列的所有其他成员远比某些超级/超级大礼帽“笨拙”。此处提供的数据表显示了170毫欧的内部电阻,表明充满电时的短路电流约为2.7 / 0.17 =〜16A,典型的短路电流在65C时为16A,在85C时为14A。由于温度会迅速升高,并且短路时等效电压(一旦短路)会非常迅速地下降(在总容量为18 J时,S / C放电时间将大大低于1秒),因此该电容器不会产生大量能量(峰值可能在20至30W之间),并且持续时间不到1秒。
典型的现代NimH AA电池包含更多的能量,并且可以提供更多的功率,持续的时间更长。
例如2.5阿镍氢AA电池可在高达约5A典型地排出并可以具有在10A至20A的范围短时间在非常降低的电压加载的放电容量。因此它的输出瓦数几乎与超级电容将在几分之一秒内产生的功率相匹配,但是电池将在数秒内产生10瓦以上的功率,并在数分钟内产生5瓦以上的功率。