幫你了解一下電容和電池的區別

電容和電池都是用來“存”電的,像是一對亂生兄弟。但它們又都有著各自不同的特點和應用領域。下面分六方面作一簡要介紹:

幫你瞭解一下電容和電池的區別

一.對電的儲存方式不一樣

用最通俗的話講,電容儲存的是電能。電池儲存的是由電能轉化後的化學能。前者只是物理變化,後者是化學變化。

二.充放電的速度和次數不一樣

由於電容是直接對電荷進行存儲。因此充放電速度很快,大容量電容一般情況下充滿電只需數秒或數分鐘;而蓄電池充電通常需要數小時,且受溫度影響較大。這也是由化學反應的性質決定的。

電容充放電次數至少要數萬至數億次,電池一般只有幾百上千次。

三.用途不一樣

電容可用於偶合、退偶、濾波、移相、諧振和用做瞬間大電流放電的儲能元件等。電池的作用則僅僅是用來當電源的,但在特定情況下也可起到一定的穩壓和濾波作用。

四.電壓特性不一樣

凡是電池都有標稱電壓。因電極選材不同而決定了不同的電池電壓。如鉛酸電池2V、鎳氫1.2V、鋰電3.7V等。電池在這一電壓附近持續充放電的時間最長。而電容對電壓是沒有要求的,從0~任意電壓均可(電容上標的耐壓是保證電容安全使用的參數,與電容特性無關)。

在放電過程中,電池會帶著負載頑強的“堅持”在標稱電壓附近,直到最後實在堅持不住才開始下跌。而電容則沒有這個“堅持”的義務,電壓從開始放電就隨波逐流不停的下降,以致於在電量很富足的時侯,電壓已跌到“慘不忍睹”的地步了。既然電容和電池都可以充放電,為什麼不把電容當電池用呢?下面的第五點就是原因所在。

五.充放電曲線不一樣

首先看一下蓄電池的曲線圖:

幫你瞭解一下電容和電池的區別

下面是電容的曲線圖

幫你瞭解一下電容和電池的區別

從以上曲線圖可以看出,電容的充放電曲線很陡,瞬間就能完成充放電過程的主要部分,因此適合大電流高功率快充快放。這種陡峭曲線對於充電過程是有益的,可快速完成充電過程。但在放電時就成了缺點,電壓的快速下降,就使得電容難以直接替代電池進入電源領域。如果要進入電源領域,可通過兩個途徑來解決,一是和電池並連使用,互相取長補短。另一個就是配合DC一DC模塊來彌補電容放電曲線的先天不足,讓電容能有一個儘可能穩定的電壓輸出。

六.用電容替代電池的可行性

首先讓我們先了解一下電容是什麼。電容C=q/ⅴ(式中C是電容量,q是電容所帶電量,v是極板間的電勢差)。這就是說在電容量確定的情況下,q/v就是一個常數。如果非要和蓄電池做對比,可暫且把這裡的q理解為是電池的容量。

為了能更形象些,我們不彷用水桶來作一比喻。電容量C就好比是水桶的直徑,水就是電量q,當然直徑越大盛水越多。但究竟能盛多少呢?還要看水桶的高度,這個高度就是加在電容上的電壓。因此也可以說如果不設電壓上限,一個法拉的電容可以存儲全世的電能!當然這只是一個在技術上永遠不能實現的假設,但理論上是成立的。

下面讓我們來估萛一下多大容量的電容,可相當於一節18650鋰電池:

為便於對比先把容量換萛成焦耳。

鋰電池2Ah×3.7V=7.2Wh

7.2Wh×3600秒=25920焦耳

電容我們試選5.5V6000F的,放電終止電壓參照鋰電定為2.5V。5.5-2.5=3V。

6000F×3V²/2=27000焦耳

27000焦耳/3600秒=7.5Wh

7.5Wh/3.7V=2.03Ah

從以上計萛結果可以看出,6000F5.5V電容可以近似的替代一節鋰電,但是碩大的體積是沒有辦法和一節18650電池相比的。還有一點就是2.5V以下的電能沒有得到利用。


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