与预充电电池相比,预充电超级电容器的安全性如何?
我正在设计一个太阳能系统,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 电池甚至单个 AA 电池相比,这种超级电容器的能量和危险性要低得多。
您选择的超级电容会在几分之一秒内产生爆发力,略高于您通常从现代 2500 mAh NimH AA 电池获得的电量 - 但随后会完全放电。
然而,单个 AA 电池产生的功率会稍微少一些,但会持续很多分钟。电池中的一个或几个电池将非常有能力产生非常高的温度并引发火灾。超级电容器只能非常困难地用于生火。
一些超级电容或超级电容的能力远比这个强大。有些可用于例如汽车启动。
“ .... 裤子着火了” - 几乎: “有几次”我差点把裤子口袋着火或被(愚蠢地)携带许多 AA NimH 电池(低于2000 mAh 容量)加上硬币和钥匙放在同一个口袋里,并具有导电路径形式。从口袋中取出细胞突然成为一个人唯一且压倒性的优先事项,而取出裤子几乎是第二选择。这不是我打算在未来复制的体验:-)。在这种情况下,一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。选择作为示例的超级电容器无法达到此结果。
首先,让我们看一下能量容量方面:
按照该术语的任何正常含义,2.7V、5F 电容器不会存储“大量能量”。如果电容器中的所有能量都可用,它将提供 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,2500 mAh 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 超级电容器将在电池中存储大约 18/10,800 =~ 0.17% 的能量。此外,虽然电池将能够在典型应用中提供几乎所有这些能量,但随着电压接近零,超级电容器将需要额外的努力来恢复能量。
放电安全:
与电池相比,超级电容器的有用之处在于它能够快速充电和快速放电,并且可以在比电池几乎没有容量损失的情况下进行更多的循环。
在某些情况下,这种快速充电和放电能力比典型电池大,而以总容量表示时,与电池相比非常大。
但是,您选择的示例及其家族的所有其他成员都比某些超级/超级上限“更弱”。此处提供的数据表显示内部电阻为 170 毫欧,表明完全充电时短路电流约为 2.7/0.17 =~ 16A,典型短路电流显示为 65C 时为 16A,85C 时为 14A。由于温度会迅速升高并且等效电压(一旦解除短路)在短路下会迅速下降(因为在 18 J 总容量下,s/c 放电时间将远低于 1 秒)该电容器不会产生大量能量(可能是 20 到 30W 峰值)并且仅持续不到 1 秒。
一个典型的现代 NimH AA 电池包含更多的能量,并且会在更长的时间内提供更多的能量。
例如,2.5 Ah Nimh AA 电池通常可以以高达约 5A 的电流放电,并且可以在非常低的电压下在短时间内具有 10A 至 20A 范围内的负载放电容量。因此,它的输出功率几乎与超级电容器在几分之一秒内产生的功率相匹配,但电池将在数秒内产生 10+ 瓦,在数分钟内产生 5+ 瓦。