சூப்பர் கேபாசிட்டர் Vs பேட்டரி

எதிர்காலத்தில் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் பேட்டரி சந்தையை முறியடிக்கும் என்று நீண்ட விவாதம் உள்ளது. சில ஆண்டுகளுக்கு முன்பு சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் கிடைக்கப்பெற்றபோது, ​​அதைப் பற்றி பெரும் பரபரப்பு ஏற்பட்டது, மேலும் இது வணிக மின்னணு தயாரிப்புகளிலும் மின்சார வாகனங்களிலும் கூட பேட்டரிகளை மாற்றும் என்று பலர் எதிர்பார்த்தனர். ஆனால், அப்படி எதுவும் உண்மையில் நடக்கவில்லை, ஏனென்றால் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் மற்றும் பேட்டரிகள் இரண்டும் ஒருவருக்கொருவர் முற்றிலும் வேறுபட்டவை, அவற்றின் சொந்த பயன்பாடுகள் உள்ளன.

வேடிக்கையான உண்மை: கிட்டத்தட்ட அனைத்து நவீன ஏர்பேக் கட்டுப்படுத்திகளும் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களால் இயக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் அவை பேட்டரிகளில் வேகமாக பதிலளிக்கும் நேரம்.

பேட்டரியுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​சூப்பர் கேபாசிட்டர் அல்லது அல்ட்ராகாபேசிட்டர் என்பது அதிக அடர்த்தி கொண்ட ஆற்றல் மூலமாகவோ அல்லது குறுகிய கால இடைவெளியில் பெரிய கொள்ளளவு கொண்ட சேமிப்பகமாகவோ உள்ளது. இந்த கட்டுரையில், பல்வேறு அளவுருக்கள் குறித்து சூப்பர் கேபாசிட்டர் Vs பேட்டரி (லித்தியம் / லீட் ஆசிட்) பற்றி விவாதிப்போம், மேலும் ஒரு பொறியியலாளர் தனது பயன்பாடுகளுக்காக ஒரு பேட்டரிக்கு மேல் ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரை எங்கு தேர்வு செய்யலாம் என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்கான ஒரு வழக்கு ஆய்வோடு முடிப்போம். நீங்கள் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கு ஒரு புதிய நபராக இருந்தால், நீங்கள் மேலும் முன்னேறுவதற்கு முன்பு சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் அடிப்படைகளைக் கற்றுக்கொள்வது மிகவும் பரிந்துரைக்கப்படுகிறது.

சக்தி அடர்த்தி

சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் அதே மதிப்பிடப்பட்ட பேட்டரியை விட அதிக சக்தி அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன. சந்தையில் பல்வேறு வகையான பேட்டரிகள் இருந்தாலும், எடுத்துக்காட்டாக, லித்தியம் அயன், பாலிமர், ஈய-அமில பேட்டரிகள் வெவ்வேறு சக்தி அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன, ஒரு கிலோவுக்கு 1000 Wh முதல் 2000 Wh வரை. உற்பத்தி செயல்முறையைப் பொறுத்து மதிப்பீடுகளும் நிறைய மாறுபடும். கீழேயுள்ள ஒப்பீட்டு விளக்கப்படம் சூப்பர் கேபாசிட்டர் Vs பேட்டரியின் சக்தி அடர்த்தியைக் காட்டுகிறது.

ஆனால், ஒரு சூப்பர் கேபசிட்டருக்கு, சக்தி அடர்த்தி ஒரு கிலோவுக்கு 2500 Wh முதல் 45000 Wh வரை மாறுபடும். அதே மதிப்பிடப்பட்ட பேட்டரிகளின் சக்தி அடர்த்தியை விட இது மிகப் பெரியது.

அதிக சக்தி அடர்த்தி காரணமாக, ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் ஒரு பெரிய சக்தி மூலமாகும், அங்கு பெரிய உச்ச மின்னோட்டம் தேவைப்படுகிறது.

செல் மின்னழுத்தம்

பல்வேறு வகையான பயன்பாடுகளில், பெரும்பாலும் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் ஒரு பெரிய காரணியாகும். வெளிப்படையாக, சந்தையில் பல்வேறு வகையான மின்னழுத்த கட்டுப்பாட்டாளர்கள் உள்ளனர், ஆனால் இன்னும், ஒரு சீராக்கி முழுவதும் உள்ளீட்டு மின்னழுத்தம் பயன்பாட்டின் ஒரு முக்கிய பகுதியாக மாறியது. கீழேயுள்ள படம் அதே எண்ணிக்கையிலான கலங்களுக்கு சூப்பர் கேபாசிட்டர் Vs பேட்டரியின் வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தைக் காட்டுகிறது.

எடுத்துக்காட்டாக, 7812 போன்ற நேரியல் மின்னழுத்த சீராக்கி கொண்ட பயன்பாட்டிற்கு குறைந்தது 15 வி உள்ளீடு தேவைப்படுகிறது. ஒற்றை செல் லித்தியம் பேட்டரி மிகக் குறைந்த கட்டண நிலையில் 3.2 வோல்ட்டுகளையும், அதிக கட்டணம் வசூலிக்கும் நிலையில் 4.2 வோல்ட்டையும் வழங்குகிறது. எனவே, உள்ளீட்டு மின்னழுத்த விவரக்குறிப்புடன் ஈடுசெய்ய, தொடர் இணைப்பில் குறைந்தது 5 பேட்டரிகள் தேவைப்படுகின்றன, ஆனால் சூப்பர் கேபாசிட்டர் 5.5 வோல்ட் வெளியீட்டிற்கு 2.5 வோல்ட் வழங்க முடியும். ஒரு பொதுவான லித்தியம் பேட்டரியின் 3.7 வி உடன் ஒப்பிடும்போது சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் 5.5 வி உயர் செல் மின்னழுத்தத்தைக் கொண்டுள்ளன. எனவே, ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரின் பிற வரம்புகளை புறக்கணித்து சுற்று வடிவமைப்பாளர் மூன்று 5.5 வோல்ட் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களை தொடரில் தேர்வு செய்யலாம். பேட்டரிக்கு மேல், இது சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி விண்வெளி தடை சூழ்நிலைகளில் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பிளஸ் பாயிண்ட் அல்லது நோக்கங்களுக்காக செலவு மேம்படுத்தல் ஆகும்.

செயல்திறன்

செயல்திறனைப் பொறுத்தவரை, முழு சுமை நிலைமைகளின் கீழ் 60-80% செயல்திறன் கொண்ட பேட்டரிகளை விட சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் 95% அதிக செயல்திறன் கொண்டவை. அதிக சுமைகளில் உள்ள பேட்டரிகள் குறைந்த செயல்திறனுக்கு பங்களிக்கும் வெப்பத்தை சிதறடிக்கின்றன. மேலும், பேட்டரி மேலாண்மை அமைப்பு (பி.எம்.எஸ்) ஐப் பயன்படுத்தி சார்ஜ் மற்றும் டிஸ்சார்ஜ் செய்யும் போது பேட்டரி வெப்பநிலை மற்றும் பிற அளவுருக்களைக் கண்காணிக்க வேண்டும், அதேசமயம் சூப்பர் கேபாசிட்டர்களில் இத்தகைய கடுமையான கண்காணிப்பு அமைப்புகள் தேவையில்லை. பேட்டரி எதிராக Ultracapacitor செயல்திறன் கீழே படத்தில் காட்டப்பட்டிருக்கிறது. இருப்பினும், சூப்பர் கேபாசிட்டர் செயல்பாட்டின் போது பெயரளவு வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது என்பதையும் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்.

மறுபயன்பாடு மற்றும் ஆயுட்காலம்

பேட்டரியின் ஆயுட்காலம் சார்ஜிங் மற்றும் வெளியேற்றும் சுழற்சிகளைப் பொறுத்தது. லித்தியம் மற்றும் லீட்-ஆசிட் பேட்டரிகளைப் பொறுத்தவரை, சார்ஜிங் மற்றும் வெளியேற்றும் நேரம் 300 முதல் 500 சுழற்சிகள் வரை வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது, சில நேரங்களில் இது அதிகபட்சமாக 1000 மடங்கு இருக்கலாம். லித்தியம் பேட்டரிகளை சார்ஜ் செய்து வெளியேற்றும் ஆயுட்காலம் 7 ​​ஆண்டுகள் நீடிக்கும்.

ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரில் கிட்டத்தட்ட எல்லையற்ற கட்டண சுழற்சிகள் உள்ளன, இது ஒரு பெரிய எண்ணிக்கையிலான கட்டணம் வசூலிக்கப்பட்டு வெளியேற்றப்படலாம்; இது 1 லட்சம் முதல் 1 மில்லியன் நேரம் வரை இருக்கலாம். ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரின் ஆயுட்காலம் அதிகம். ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் 10-18 ஆண்டுகள் வரை நீடிக்கும், அதே நேரத்தில் ஒரு லீட்-ஆசிட் பேட்டரி 3-5 ஆண்டுகள் மட்டுமே நீடிக்கும்.

வெளியேற்ற மின்னழுத்த காரணி

ஒரு பேட்டரி ஒப்பீட்டளவில் நிலையான வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை வழங்குகிறது. ஆனால் ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் வெளியீட்டு மின்னழுத்தம் வெளியேற்ற நிலைமைகளின் போது குறைகிறது. ஆகையால், பேட்டரிகளை ஒரு சக்தி மூலமாகப் பயன்படுத்தும் போது, ​​ஒருவர் பயன்பாட்டுத் தேவைகளைப் பொறுத்து பக் அல்லது பூஸ்ட் ரெகுலேட்டரைப் பயன்படுத்தலாம், ஆனால் ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரைப் பயன்படுத்தும் போது, ​​உள்ளீட்டு மின்னழுத்த இழப்பை ஈடுசெய்ய பரந்த அளவிலான பூஸ்ட் மாற்றி பயன்படுத்துவது பிரபலமான தேர்வாகும்.

கட்டணம் வசூலிக்கும் நேரம்

வெவ்வேறு பேட்டரிகள் வெவ்வேறு சார்ஜிங் வழிமுறைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளை சார்ஜ் செய்ய நிலையான மின்னழுத்தம் மற்றும் நிலையான மின்னோட்ட சார்ஜிங் சார்ஜர்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பேட்டரியின் சார்ஜ் நிலை மற்றும் வெப்பநிலையைக் கண்டறிய சார்ஜரை சிறப்பாக உள்ளமைக்க வேண்டும். லீட்-ஆசிட் பேட்டரிகள் ட்ரிக்கிள் சார்ஜிங் முறை பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஒட்டுமொத்தமாக, லித்தியம் அயன் அல்லது லீட்-அமிலத்தைப் பொருட்படுத்தாமல் பேட்டரிகளை சார்ஜ் செய்ய, முழுமையாக சார்ஜ் செய்ய மணிநேரம் ஆகும். தேக்கியாகவும் இரா போஜனம் வேகமாக நேரம் சார்ஜ் உள்ளது; முழு கட்டணத்தைப் பெறுவதற்கு இதற்கு மிகக் குறுகிய காலம் தேவை. எனவே, சார்ஜ் நேரம் மிகக் குறைவாக இருக்க வேண்டிய பயன்பாடுகளுக்கு, சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் நிச்சயமாக பேட்டரிகளின் அதே திறனை வெல்லும்.

செலவு

தயாரிப்பு வடிவமைப்பு தொடர்பான சிக்கல்களுக்கு செலவு ஒரு முக்கியமான அளவுருவாகும். பேட்டரிகளுக்கு பதிலாக பயன்படுத்தும் போது சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் ஒரு விலையுயர்ந்த மாற்றாகும். பேட்டரியின் அதே திறனுடன் ஒப்பிடும்போது செலவு சில நேரங்களில் 10 மடங்கு அதிகமாக இருக்கும்.

ஆபத்து காரணிகள்

லித்தியம் அல்லது லீட்-ஆசிட் பேட்டரிகள் இயக்க அல்லது சார்ஜ் நிலைமைகளின் போது சிறப்பு கவனம் அல்லது கவனம் தேவை. குறிப்பாக லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளுக்கு, பேட்டரி அதிக கட்டணம் வசூலிக்கப்படக்கூடாது அல்லது பேட்டரி உண்மையில் ஏற்றுக்கொள்ளக்கூடியதை விட அதிக மின்னோட்டத்துடன் சார்ஜ் செய்யக்கூடாது என்பதற்காக சார்ஜிங் டோபாலஜி கட்டமைக்கப்பட வேண்டும். பேட்டரி அதிக கட்டணம் வசூலிக்கப்படும்போது அல்லது அதிக மின்னோட்டத்துடன் சார்ஜ் செய்யப்படும்போதெல்லாம் இது வெடிக்கும் அபாயத்தை அதிகரிக்கிறது.

சார்ஜிங் நிலையில் மட்டுமல்ல, வெளியேற்றும் சூழ்நிலைகளிலும் பேட்டரிகளை கவனமாக இயக்க வேண்டும். ஆழமான வெளியேற்ற நிலை பேட்டரி ஆயுளை சேதப்படுத்தும். எனவே, பேட்டரி ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிலான சார்ஜிங் நிலைக்கு வந்த பிறகு சுமைகளிலிருந்து துண்டிக்கப்பட வேண்டும். மேலும், ஒரு பேட்டரியின் குறுகிய சுற்று ஒரு ஆபத்தான சூழ்நிலை.

மேலே உள்ள ஆபத்து காரணிகளின் அடிப்படையில் பேட்டரிகளை விட சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் பாதுகாப்பானவை. இருப்பினும், ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டரை அதன் மதிப்பீட்டை விட அதிக மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தி சார்ஜ் செய்வது சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுக்கு தீங்கு விளைவிக்கும். ஆனால், ஒரு மின்தேக்கியை விட அதிகமாக சார்ஜ் செய்யும் போது, ​​அது ஒரு சிக்கலான வேலையாக மாறும்.

வழக்கு ஆய்வு

10 இணையான எல்.ஈ.டிகளை 1 மணி நேரம் ஒளிரச் செய்ய விரும்பும் சூழ்நிலையைப் பார்ப்போம். இந்த பயன்பாட்டிற்கு, ஒரு பொறியாளராக நாம் ஒரு சூப்பர் கேபாசிட்டர் அல்லது லித்தியம் பேட்டரியைப் பயன்படுத்துவதைக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டுமா?

எல்.ஈ.டிக்கள் 2.5 வி இல் 30 எம்ஏ மின்னோட்டத்தை ஈர்க்கின்றன என்று வைத்துக் கொள்வோம். எனவே, இணையாக 10 எல்.ஈ.டிகளின் வாட்டேஜ் இருக்கும்

2.5 வி x 0.03 x 10 = 0.75 வாட்

இப்போது, ​​1 மணிநேர பயன்பாட்டிற்கு 3600 வினாடிகள், தேவையான ஆற்றலைக் கணக்கிடலாம்

3600 x 0.75 = 2700 ஜூல்ஸ்.

நாங்கள் 10F 2.5V சூப்பர் கேபாசிட்டரைக் கருத்தில் கொண்டால், அது E = 1/2CV ² ஐ சேமிக்க முடியும்

½ கொண்டிருக்கும் ஒ 10 X 2.5 ² = 31.25 ஜூல்கள்

எனவே, ஒரே மதிப்பீட்டிற்கு இணையாக குறைந்தபட்சம் 85 சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் தேவை. வெளிப்படையாக இந்த குறிப்பிட்ட பயன்பாட்டு பேட்டரியில் முதல் தேர்வாக இருக்கும். ஆனால் இந்த பயன்பாடு ஒரு குறிப்பிட்ட பயன்பாடாக மாற்றப்பட்டால், அதே அளவு 30 விநாடிகளுக்கு மட்டுமே தேவைப்படும், சூப்பர் கேபாசிட்டர் ஒரு தேர்வாக இருக்கக்கூடும், ஏனெனில் அது மிக வேகமாக சார்ஜ் செய்யப்படலாம் மற்றும் மிக நீண்ட காலத்திற்கு பயன்படுத்தப்படலாம்.

முடிவுரை

மேலேயுள்ள ஒப்பீடு சூப்பர் கேபாசிட்டர்களுடன் குறிப்பிட்ட பேட்டரிகளுக்கு (லித்தியம் அல்லது ஈய அமிலம்) இடையே மட்டுமே செய்யப்படுகிறது. இருப்பினும், வெவ்வேறு வேதியியல் கலவைகளுடன் வெவ்வேறு பேட்டரிகள் உள்ளன. மறுபுறம், அக்வஸ் எலக்ட்ரோலைடிக் சூப்பர் கேபாசிட்டர் அல்லது ஒரு அயனி திரவ சூப்பர் கேபாசிட்டர் மற்றும் கலப்பின மற்றும் ஆர்கானிக் எலக்ட்ரோலைடிக் சூப்பர் கேபாசிட்டர்கள் போன்ற பல்வேறு வேதியியல் கலவைகளைக் கொண்ட வெவ்வேறு சூப்பர் கேபாசிட்டர்களும் சந்தையில் உள்ளன. வெவ்வேறு பாடல்களுக்கு வெவ்வேறு வேலை பண்புகள் மற்றும் விவரக்குறிப்புகள் உள்ளன.

பயன்பாட்டின் அடிப்படையில் சூப்பர் கேபசிட்டர்கள் மிகவும் நேர்மறையான புள்ளிகளைக் கொண்டுள்ளன, பின்னர் பேட்டரிகள். ஆனால், இது பேட்டரிகளுடன் ஒப்பிடும்போது எதிர்மறையான பக்கங்களையும் கொண்டுள்ளது. எனவே, சூப்பர் கேபாசிட்டர்களின் பயன்பாடுகள் பயன்பாட்டின் வகையைப் பொறுத்தது.