Kondenzátory a batérie - aký je rozdiel

Zdá sa, že batérie a kondenzátory robia v podstate to isté – obe ukladajú elektrickú energiu, aby ju potom preniesli do záťaže. Zdá sa to len tak, v niektorých prípadoch sa kondenzátor zvyčajne správa napríklad ako batéria s malou kapacitou vo výstupných obvodoch rôznych meničov.

Ale ako často môžeme povedať, že batéria sa správa ako kondenzátor? Vôbec nie. Hlavnou úlohou batérie vo väčšine aplikácií je dlhodobo akumulovať a uchovávať elektrickú energiu v chemickej forme, zadržiavať ju, aby ju potom mohla rýchlo alebo pomaly, okamžite alebo niekoľkokrát odovzdať záťaži. Hlavnou úlohou kondenzátora za niektorých podobných podmienok je krátkodobo skladovať elektrickú energiu a prenášať ju na záťaž s požadovaným prúdom.

To znamená, že pre typické kondenzátorové aplikácie zvyčajne nie je potrebné uchovávať energiu tak dlho, ako to batérie často vyžadujú. Podstata rozdielov medzi batériou a kondenzátorom spočíva v zariadení oboch, ako aj v princípoch ich fungovania.Aj keď sa zvonku neznalému pozorovateľovi môže zdať, že by mali byť usporiadané rovnako.

Kondenzátor (z latinského condensatio — „akumulácia“) v najjednoduchšej podobe — dvojica vodivých dosiek s významnou plochou, oddelených dielektrikom.

Dielektrikum umiestnené medzi doskami je schopné akumulovať elektrickú energiu vo forme elektrického poľa: ak sa na doskách vytvorí EMF pomocou externého zdroja potenciálny rozdiel, potom je dielektrikum medzi platňami polarizované, pretože náboje na platniach svojím elektrickým poľom budú pôsobiť na viazané náboje vo vnútri dielektrika a tieto elektrické dipóly (viazané páry nábojov vo vnútri dielektrika) sú orientované tak, aby sa snažili kompenzovať ich celkovým elektrické pole, pole nábojov, ktoré sú prítomné na platniach v dôsledku vonkajšieho zdroja EMP.

Ak je teraz externý zdroj EMF z dosiek vypnutý, polarizácia dielektrika zostane - kondenzátor zostane nejaký čas nabitý (v závislosti od kvality a charakteristík dielektrika).

Elektrické pole polarizovaného (nabitého) dielektrika môže spôsobiť pohyb elektrónov vo vodiči, ak uzavrú platne. Týmto spôsobom môže kondenzátor rýchlo preniesť energiu uloženú v dielektriku do záťaže.

Kapacita kondenzátora je tým väčšia, čím väčšia je plocha dosiek a čím vyššia je dielektrická konštanta dielektrika. Rovnaké parametre súvisia s maximálnym prúdom, ktorý môže kondenzátor prijať alebo dať počas nabíjania alebo vybíjania.

Batéria (z lat. acumulo zbierať, hromadiť) funguje úplne inak ako kondenzátor.Princíp jeho pôsobenia už nie je v polarizácii dielektrika, ale v reverzibilných chemických procesoch prebiehajúcich v elektrolyte a na elektródach (katóda a anóda).

Napríklad počas nabíjania lítium-iónovej batérie sa lítiové ióny pod pôsobením externého EMF z nabíjačky aplikovanej na elektródy vložia do grafitovej mriežky anódy (na medenej platni) a keď sa vybijú, vrátia sa späť do hliníková katóda (napr. z oxidu kobaltu).Vytvárajú sa spoje. Elektrická kapacita lítiovej batérie bude tým väčšia, čím viac lítiových iónov je zabudovaných v elektródach počas nabíjania a opúšťajú ich počas vybíjania.

Na rozdiel od kondenzátora tu existujú určité nuansy: ak je lítiová batéria nabitá príliš rýchlo, potom ióny jednoducho nemajú čas na zabudovanie do elektród a vytvárajú sa obvody kovového lítia, čo môže prispieť ku skratu v A ak batériu vybijete príliš rýchlo, katóda sa rýchlo zrúti a batéria sa stane nepoužiteľnou. Batéria vyžaduje prísne dodržiavanie polarity pri nabíjaní, ako aj kontrolu hodnôt nabíjacích a vybíjacích prúdov.