电容会取代电池吗?
电池和电容器看起来很相似,因为它们都能储存和释放电能。然而,由于它们的功能不同,它们之间存在着影响潜在应用程序的关键差异。
超级电容器
电容器由两个或多个由电介质隔开的导电板组成。当电流进入电容器时,介质停止流动,电荷积聚并储存在两极板之间的电场中。每个电容器被设计成具有特定的电容(能量存储)。当电容器连接到外部电路时,电流会迅速放电。
在超级电容器中,板与板之间没有介质;相反,有一种电解质和薄绝缘体,如纸板或纸。当电流被引入超级电容器时,离子会在绝缘体的两侧形成双层电荷层。(见图2)。超级电容器仅限于低电压,但电容非常高,因为高电压会破坏电解液。
电池
不同类型的电池由其化学组成来区分。化学单位,称为细胞,包含三个主要部分;正极叫做阴极,负极叫做阳极,还有电解质。电池通过产生电压的化学反应进行充电和放电。电池能够提供一致的直流电压。在可充电电池中,转换成电能的化学能可以通过使用外部的电能来恢复充电。
差异
虽然电池和电容器有相似之处,但也有几个关键的区别。电容器中的势能储存在电场中,而电池则以化学形式储存其势能。目前,化学存储技术的能量密度(每重量能存储更多的能量)高于电容器。然而,当电池放电时,它的放电速度可能比电容器的放电速度慢,因为有一个与化学反应相关的延迟,将化学能转换为电能。电容器将电能直接储存在极板上,因此电容器的放电速率直接关系到电容器极板的导通能力。由于这种储能方法,电容器能够比电池更快地放电和充电。超级电容的电压输出随电流的流动而线性下降。
这个表格比较了电池和电容器的优缺点
虽然存在其他差异,但电池和电容器确实有一些重叠的应用。然而,在一般情况下,电池提供更高的存储能量密度,而电容器有更快的充放电能力(更大的功率密度)。快速移动电源的需求使得研究人员试图增加电池的充放电时间,同时增加电容器的存储容量。尽管研究仍在继续改进电池和电容器,但它们仍有不同的特点,使它们适用于不同的用途。