Kondenzatorji in baterije - kakšna je razlika

Zdi se, da baterije in kondenzatorji v bistvu počnejo isto stvar - oba shranjujeta električno energijo, da jo nato preneseta na breme. Zdi se tako, v nekaterih primerih se kondenzator običajno obnaša kot baterija z majhno kapaciteto, npr. v izhodnih tokokrogih različnih pretvornikov.

Toda kako pogosto lahko rečemo, da se baterija obnaša kot kondenzator? Sploh ne. Glavna naloga baterije v večini aplikacij je, da dolgotrajno akumulira in hrani električno energijo v kemični obliki, jo zadrži, da jo lahko nato hitro ali počasi, takoj ali večkrat odda bremenu. Glavna naloga kondenzatorja v podobnih pogojih je, da za kratek čas shrani električno energijo in jo prenese na obremenitev z zahtevanim tokom.

To pomeni, da za tipične kondenzatorske aplikacije običajno ni potrebe po zadrževanju energije tako dolgo, kot pogosto zahtevajo baterije. Bistvo razlik med baterijo in kondenzatorjem je v napravi obeh, pa tudi v načelih njihovega delovanja.Čeprav se od zunaj neznanemu opazovalcu morda zdi, da bi morali biti urejeni na enak način.

Kondenzator (iz latinskega condensatio - "kopičenje") v najpreprostejši obliki - par prevodnih plošč s pomembno površino, ločenih z dielektrikom.

Dielektrik, ki se nahaja med ploščama, lahko akumulira električno energijo v obliki električnega polja: če se na ploščah ustvari EMF z zunanjim virom potencialna razlika, potem je dielektrik med ploščama polariziran, ker bodo naboji na ploščah s svojim električnim poljem delovali na vezane naboje znotraj dielektrika in ti električni dipoli (vezani pari nabojev znotraj dielektrika) so usmerjeni tako, da poskušajo kompenzirati s skupno električno polje, polje nabojev, ki so prisotni na ploščah zaradi zunanjega vira EMF.

Če je zdaj zunanji vir EMF iz plošč izklopljen, bo polarizacija dielektrika ostala - kondenzator bo ostal napolnjen nekaj časa (odvisno od kakovosti in lastnosti dielektrika).

Električno polje polariziranega (nabitega) dielektrika lahko povzroči premikanje elektronov v prevodniku, če zaprejo plošče. Na ta način lahko kondenzator hitro prenese energijo, shranjeno v dielektriku, na breme.

Kapaciteta kondenzatorja je večja kot je površina plošč in večja je dielektrična konstanta dielektrika. Isti parametri so povezani z največjim tokom, ki ga kondenzator lahko sprejme ali odda med polnjenjem ali praznjenjem.

Baterija (iz lat. acumulo zbirati, kopičiti) deluje popolnoma drugače kot kondenzator.Načelo njegovega delovanja ni več v polarizaciji dielektrika, temveč v reverzibilnih kemičnih procesih, ki se pojavljajo v elektrolitu in na elektrodah (katoda in anoda).

Na primer, med polnjenjem litij-ionske baterije se litijevi ioni pod delovanjem zunanjega elektromagnetnega polja iz polnilnika, ki se nanaša na elektrode, vgradijo v grafitno mrežo anode (na bakreni plošči) in ko se izpraznijo, nazaj v aluminijeva katoda (npr. iz kobaltovega oksida).Tvorijo se povezave. Električna zmogljivost litijeve baterije bo tem večja, čim več litijevih ionov je med polnjenjem vgrajenih v elektrode in jih med praznjenjem zapusti.

Za razliko od kondenzatorja je tukaj nekaj odtenkov: če se litijeva baterija napolni prehitro, potem ioni preprosto nimajo časa, da bi se vgradili v elektrode, in nastanejo vezja kovinskega litija, kar lahko prispeva k kratkemu stiku v In če baterijo izpraznite prehitro, se bo katoda hitro sesedla in baterija bo postala neuporabna. Baterija zahteva strogo upoštevanje polarnosti med polnjenjem, kot tudi nadzor vrednosti polnilnih in praznilnih tokov.