ബാറ്ററികൾക്ക് പകരം വലിയ കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയാത്തത് എന്തുകൊണ്ട്?

കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് നിരവധി മികച്ച ഗുണങ്ങളുണ്ട്. രാസോർജ്ജത്തിന് പകരം വൈദ്യുത ചാർജായി അവ വൈദ്യുതി സംഭരിക്കുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന്. ഇത് സാധാരണയായി തൽക്ഷണ ചാർജ് സമയങ്ങളും വളരെ ഉയർന്ന പീക്ക് ഔട്ട്‌പുട്ട് കറന്റുകളും അനുവദിക്കുന്നു. ഫുൾ-സൈക്കിൾ ചെയ്ത ബാറ്ററികൾക്കുള്ള നൂറുകണക്കിന് സൈക്കിളുകളെക്കാൾ ലക്ഷക്കണക്കിന് ചാർജ്-ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളുകളെ അവയ്ക്ക് അതിജീവിക്കാൻ കഴിയും. അപ്പോൾ എന്താണ് പ്രശ്നം?

ഒരു ബാറ്ററി ദീർഘകാല ഉപയോഗ കാലയളവിൽ സ്ഥിരമായ വോൾട്ടേജ് നൽകുന്നു. ഉപകരണത്തെ ആശ്രയിച്ച്, ഡിസ്ചാർജിന് അടുത്തായി പ്രകടന പ്രശ്നങ്ങൾ ഉണ്ടാകാം. ഉദാഹരണത്തിന്, സ്മാർട്ട്‌ഫോണുകൾ പവർ സേവിംഗ് മോഡിലേക്ക് പോകുന്നു. അത് അവയെ കുറച്ചുകൂടി പ്രവർത്തിപ്പിക്കാൻ മാത്രമല്ല, മുന്നറിയിപ്പില്ലാതെ തൽക്ഷണ ഷട്ട്ഡൗൺ തടയാനും വേണ്ടിയാണ്.

നിങ്ങൾക്ക് കാണാനാകുന്നതുപോലെ, ബാറ്ററി തീർന്നുപോകാൻ തുടങ്ങുമ്പോൾ വോൾട്ടേജ് കുറയുന്നു. നിങ്ങളുടെ ഫോണിൽ, മൊത്തത്തിലുള്ള പവർ മാനേജ്‌മെന്റിന്റെ ഭാഗമായ ഒരു പവർ കൺവേർഷൻ സർക്യൂട്ട് ഉണ്ട്, അത് വളരെ സ്ഥിരമല്ലാത്ത ബാറ്ററി പവറിനെ വളരെ കർശനമായി നിയന്ത്രിതമായ സിസ്റ്റം പവറാക്കി മാറ്റുന്നു (ഒരുപക്ഷേ വ്യത്യസ്ത വോൾട്ടേജുകളുടെ ഒരു കൂട്ടം). ഇവിടെ ഒരു പ്രധാന ബന്ധം ഉണ്ടെന്ന് ശ്രദ്ധിക്കുക: പവർ=കറന്റ്∗വോൾട്ടേജ്. അതിനാൽ വോൾട്ടേജ് കുറയുമ്പോൾ അതേ പവർ നിലനിർത്താൻ, എന്റെ സർക്യൂട്ട് കൂടുതൽ കറന്റ് ഉപയോഗിക്കേണ്ടതുണ്ട്.

ഓരോ ബാറ്ററിക്കും ഒരു ചെറിയ ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഉണ്ട്, ഓംസ് നിയമം എന്നറിയപ്പെടുന്ന മറ്റൊരു ബന്ധം കാരണം, ബാറ്ററിയിൽ കുറച്ച് വോൾട്ടേജ് കുറയുമെന്ന് നിങ്ങൾക്കറിയാം. ഡ്രോയിംഗിൽ, Vout=V0−r*I, ഇവിടെ I ആണ് കറന്റ്. അങ്ങനെ, എന്റെ V0 കുറയുകയും അതേ പവർ നൽകാൻ എന്റെ പവർ മാനേജ്മെന്റ് സർക്യൂട്ട് കൂടുതൽ കറന്റ് ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ബാറ്ററി ഔട്ട്പുട്ട് വോൾട്ടേജ് കൂടുതൽ വേഗത്തിൽ കുറയുന്നു. ഇത് ഒരു ബാറ്ററിയുടെ പരമാവധി കറന്റ് ഔട്ട്പുട്ടിനെ പരിമിതപ്പെടുത്തി, കൂടാതെ ക്ഷീണത്തോട് അടുക്കുമ്പോൾ അവ വളരെ വേഗത്തിൽ കുറയുന്നുവെന്നും ഇതിനർത്ഥം.

എന്നാൽ ഒരു കപ്പാസിറ്ററിലെ ഔട്ട്‌പുട്ട് വോൾട്ടേജ്, പീക്ക് കറന്റ്, മൊത്തം പവർ എന്നിവ കാലക്രമേണ ക്രമാതീതമായി കുറയുന്നു. കപ്പാസിറ്ററിന് ഒരു നേട്ടമുണ്ട്: ബാറ്ററിയിലെന്നപോലെ വൈദ്യുത ചാർജിനെ കെമിക്കൽ ചാർജാക്കി മാറ്റുന്നതിനുപകരം അത് വൈദ്യുത ചാർജ് സംഭരിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഒരു ആന്തരിക പ്രതിരോധം ഉണ്ടെങ്കിലും, അത് ചെറുതാണ്, സാധാരണയായി അവഗണിക്കാം. കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് വളരെ ഉയർന്ന വൈദ്യുത പ്രവാഹങ്ങൾ വളരെ കുറഞ്ഞ സമയത്തേക്ക് നൽകാൻ കഴിയും.

പക്ഷേ ഒരു വസ്തുവിന് പവർ നൽകുന്നതിന്, അവ പ്രശ്‌നകരമാണ്. എന്റെ പവർ മാനേജ്‌മെന്റ് സിസ്റ്റത്തിലേക്ക് സ്ഥിരമായ ഒരു പവർ നിലനിർത്താനുള്ള എന്റെ ആഗ്രഹം ഓർക്കുക, പവർ=കറന്റ്∗വോൾട്ടേജ്. നമ്മുടെ വോൾട്ടേജ് വേഗത്തിൽ കുറയുമ്പോൾ, അതേ പവർ നൽകുന്നതിന് വേഗത്തിൽ ഉയരുന്ന കറന്റ് ഉപയോഗിച്ച് നമ്മൾ അത് നികത്തേണ്ടതുണ്ട്. വളരെ ഉയർന്ന കറന്റുകൾ കൂടുതൽ ചെലവേറിയ സർക്യൂട്ട്, വലിയ പവർ കൺവേർഷൻ ഘടകങ്ങൾ, സർക്യൂട്ട് ബോർഡുകളിൽ കൂടുതൽ പവർ നഷ്ടം മുതലായവ ഉണ്ടാക്കുന്നു... ബാറ്ററിയുടെ അവസാനത്തോടടുത്ത് ഉള്ള അതേ അടിസ്ഥാന പ്രശ്‌നമാണിത്, കപ്പാസിറ്ററിന്റെ ഉപയോഗപ്രദമായ പവർ സ്റ്റോറേജ് ലൈഫിൽ വളരെ നേരത്തെ തന്നെ ഇത് സംഭവിക്കാൻ തുടങ്ങുന്നു. കപ്പാസിറ്റർ കുറയുമ്പോൾ, പീക്ക് കറന്റ്, താരതമ്യേന ഉയർന്നതാണെങ്കിലും, കുറയുന്നു.

മറ്റൊരു പ്രശ്നം, ആധുനിക അൾട്രാകപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് ബാറ്ററികളേക്കാൾ വളരെ കുറഞ്ഞ നിർദ്ദിഷ്ട ഊർജ്ജമാണുള്ളത് എന്നതാണ്. വിപണിയിലെ ഏറ്റവും മികച്ച അൾട്രാക്യാപ്പുകൾ 8-10 Wh/kg കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നു, മിക്കതും 5 Wh/kg പോലെയാണ്. മികച്ച ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ 200 Wh/kg-ന് അടുത്ത് നൽകുന്നു, പല ഫോർമുലേഷനുകളും 100 Wh/kg-ൽ കൂടുതൽ എത്താം. അതിനാൽ അൾട്രാക്യാപ്പുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നതിന് നിങ്ങൾക്ക് ഏകദേശം 20 മടങ്ങ് ഭാരം ആവശ്യമാണ്. പക്ഷേ ഒരുപക്ഷേ കൂടുതൽ, കാരണം ഡിസ്ചാർജ് സമയത്ത്, ആപ്ലിക്കേഷനെ ആശ്രയിച്ച്, വോൾട്ടേജ് ഉപയോഗയോഗ്യമാകാൻ കഴിയാത്തത്ര താഴ്ന്നുപോകും, ​​ഇത് പവർ ഉപയോഗിക്കാതെ വിടും. കൂടാതെ, കൂടുതൽ പരമ്പരാഗത കപ്പാസിറ്ററുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, അൾട്രാകപ്പാസിറ്ററുകൾക്കും താരതമ്യേന ഉയർന്ന ആന്തരിക പ്രതിരോധമുണ്ട്. അതിനാൽ അവയ്ക്ക് കറന്റിനായി വോൾട്ടേജിന്റെ വലിയ ട്രേഡിംഗിനെ പിന്തുണയ്ക്കാൻ കഴിയില്ല.

പിന്നെ സെൽഫ് ഡിസ്ചാർജ് ഉണ്ട്: ഒരു സ്റ്റോറേജ് ഉപകരണത്തിൽ നിന്ന് എത്ര വേഗത്തിൽ പവർ "ചോർന്നുപോകുന്നു". NiMh സെല്ലുകൾ മാത്രമാണ് കരുത്തുറ്റത്, പക്ഷേ സെൽഫ് ഡിസ്ചാർജ് പ്രതിമാസം 20–30% വരെ ഉയർന്നതാണ്. ലിഥിയം അയൺ സെല്ലുകൾ ഇത് നിർദ്ദിഷ്ട ലിഥിയം അയൺ സാങ്കേതികവിദ്യയെ ആശ്രയിച്ച് പ്രതിമാസം <2% ആയി കുറയ്ക്കുന്നു, ബാറ്ററി മോണിറ്ററിംഗ് ഓവർഹെഡിനെ ആശ്രയിച്ച് ചില സിസ്റ്റങ്ങളിൽ ഇത് 3% ആയിരിക്കാം. ഇന്നത്തെ അൾട്രാകപ്പാസിറ്ററുകൾ ആദ്യ മാസത്തിൽ ചാർജിന്റെ 50% വരെ കുറയുന്നു. ദിവസേന റീചാർജ് ചെയ്യുന്ന ഒരു ഉപകരണത്തിൽ അത് പ്രശ്നമാകില്ലായിരിക്കാം, പക്ഷേ മികച്ച ഡിസൈനുകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നതുവരെ, ക്യാപ്സുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ ബാറ്ററികൾക്കുള്ള ഉപയോഗ കേസുകൾ ഇത് പൂർണ്ണമായും പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.

ഇത്രയധികം ആവശ്യമുള്ളതിനാൽ, അൾട്രാകപ്പാസിറ്ററുകളുടെ നിലവിലെ വില ബാറ്ററികളുടെ വിലയുടെ 6x-20x വരെയാകാം. നിങ്ങളുടെ ആപ്ലിക്കേഷന് വളരെ ചെറിയ പവർ ഔട്ട്പുട്ട് ആവശ്യമുണ്ടെങ്കിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് വളരെ ചെറിയ ഉയർന്ന കറന്റ് സർജുകൾ ഉണ്ടെങ്കിൽ, അൾട്രാക്യാപ്പ് ഒരു ഓപ്ഷനായിരിക്കാം. അല്ലെങ്കിൽ, സമീപഭാവിയിൽ ഇത് ബാറ്ററി മാറ്റിസ്ഥാപിക്കലായിരിക്കില്ല.

ഇലക്ട്രിക് കാറുകൾ പോലുള്ള ഉയർന്ന കറന്റ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക്, ഒറ്റയ്ക്ക് ഉപയോഗിക്കാവുന്ന ഒരു രീതി എന്ന നിലയിൽ, ഇതുവരെ ഉപയോഗപ്രദമായ ഒരു പരിഗണനയല്ല. അൾട്രാക്യാപ്പുകളും ബാറ്ററികളും ഉപയോഗിക്കുന്ന സിസ്റ്റങ്ങൾ ആകർഷകമാകുമെങ്കിലും, അവയുടെ വ്യത്യാസങ്ങൾ വളരെ പരസ്പര പൂരകമായതിനാൽ, ബാറ്ററിയുടെ ഉയർന്ന നിർദ്ദിഷ്ട ഊർജ്ജ/ഊർജ്ജ സാന്ദ്രതയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ കാപ്പിന്റെ ഉയർന്ന കറന്റ് ട്രാൻസ്ഫറും ദീർഘായുസ്സും. കൂടുതൽ മികച്ച അൾട്രാകപ്പാസിറ്ററുകളും വളരെ മികച്ച ബാറ്ററികളും നൽകുന്നതിന് ധാരാളം ജോലികൾ നടക്കുന്നുണ്ട്. അതിനാൽ എപ്പോഴെങ്കിലും അൾട്രാക്യാപ്പ് സാധാരണ ബാറ്ററി ചുമതലകളിൽ കൂടുതൽ ഏറ്റെടുക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കാം.

ലേഖനം: https://qr.ae/pCacU0