Wie sicher sind vorgeladene Supercaps im Vergleich zu vorgeladenen Batterien?

Wie sicher ist es, vorgeladene Supercaps mit einem System zu transportieren und zu verkaufen?

Ich entwerfe ein solarbetriebenes System und möchte so etwas wie eine
BCAP0005-Superkappe von Maxwell (2,7 V, 5 F) zum Speichern der Energie verwenden.

Selbst mit einer Supercap-Ladeschaltung kann das Aufladen 80 Sekunden dauern. Es wurde vorgeschlagen, das System mit der vorgeladenen Superkappe zu verpacken, um beim ersten Gebrauch Zeit zu sparen. Dies klingt vernünftig, da es Systeme gibt, die mit vorgeladenen LiPos geliefert werden. Aber ich habe anekdotisch über Sicherheitsbedenken bei großen Kondensatoren gehört.

Hinzugefügt:

Vielen Dank an Leute, die darauf hingewiesen haben, dass sich eine Superkappe in weniger als einem Tag selbst entladen kann, was die Frage nach dem Versand kostenpflichtiger Kappen etwas umstritten macht.

Bitte gehen Sie in meiner neuen Folgefrage auf Fragen
zur Selbstentladung ein. Wie berechnet man die Selbstentladungszeit von Kondensatoren angesichts des Leckstroms?

capacitor Atav32
quelle

Entladen sich Kondensatoren neben der Sicherheit nicht schnell selbst im Speicher?

Chris Laplante

Das Datenblatt gibt an, dass es einen Kurzschlussstrom von 16 A bei 65 Grad Celsius hat.

Abdullah Kahraman

Sie möchten jemandem 80 Sekunden Zeit sparen?

Gbarry

Diese Frage sollte in zwei Fragen aufgeteilt werden. Sie haben angefangen, nach Sicherheit zu fragen, und das ist immer noch die Betreffzeile, haben aber eine im Wesentlichen nicht verwandte Frage zur Entladungsrate hinzugefügt. Wie Sie in einem Kommentar vorschlagen, dass die Anwendung nur ein erfundenes Phantasma ist, um die Leute vom Geruch abzuhalten (vielleicht nicht ganz so, wie Sie es ausdrücken :-)), ist es noch wichtiger als gewöhnlich, sich an die ursprüngliche Frage zu halten, als eine Frage mit Nein Die reale Basis kann zufällig wandern und ihre pseudozufällige "Hintergrundgeschichte" mit sich führen.

Russell McMahon

Sie müssen sich KEINE Geschichten ausdenken, um die Menschen glücklich zu machen. Solange Sie die Gründe für Ihre Frage klar erläutern können, muss sie nicht sofort spezifisch angewendet werden. Das übliche Bestehen darauf, die Geschichte zu kennen, besteht darin, dass ein großer Teil der Menschen zwar eine bestimmte Anwendung im Auge hat, ihre Frage jedoch nicht ihre wahren Anforderungen vermittelt und sie viel Zeit damit verschwenden, Q & A-Sitzungen zu verfeinern, wobei erste Antworten keine Antworten sind sehr relevant.

Russell McMahon

Antworten:

Wie sicher sind vorgeladene Supercaps im Vergleich zu vorgeladenen Batterien?
Ich entwerfe ein solarbetriebenes System und möchte so etwas wie eine BCAP0005-Superkappe von Maxwell (2,7 V, 5 F) verwenden, um viel Energie zu speichern.

Diese Superkappe ist weitaus weniger energiereich und weitaus weniger gefährlich als ein Akkupack mit 2500-mAh-AA-Zellen oder sogar als einzelne AA-Zellen.
Die von Ihnen gewählte Superkappe würde für den Bruchteil einer Sekunde einen Stromstoß erzeugen, der geringfügig über dem liegt, den Sie normalerweise von einer modernen 2500-mAh-NimH-AA-Zelle erhalten würden - aber dann wäre sie vollständig entladen.
Eine einzelne AA-Zelle würde jedoch für viele Minuten etwas weniger Strom produzieren. Eine einzelne Zelle oder einige von ihnen in einer Batterie könnten durchaus sehr hohe Temperaturen erzeugen und ein Feuer entfachen. Die Superkappe konnte nur sehr schwer verwendet werden, um ein Feuer zu entfachen.
Einige Supercaps oder Ultracaps sind weitaus leistungsfähiger als diese. Einige können zum Beispiel zum Starten von Kraftfahrzeugen verwendet werden.

".... Hosen in Flammen" - fast: Bei "einigen Gelegenheiten" habe ich es fast geschafft, meine Hosentasche in Brand zu setzen oder mich mit den Temperaturen zu verbrennen, die durch das (dumme) Tragen einer Reihe von AA-NimH-Zellen (unter) erzeugt werden 2000 mAh Kapazität) plus Münzen und Schlüssel in derselben Tasche und mit einer leitenden Pfadform. Das Entfernen der Zellen aus der Tasche wird plötzlich zur einzigen und überwältigenden Priorität, wobei das Entfernen der Hosen eine enge zweite Wahl darstellt. Dies ist keine Erfahrung, die ich in Zukunft wiederholen möchte :-). In solchen Fällen erreichen einige Münzen oder Schlüssel innerhalb weniger Sekunden Temperaturen, die weit über ihrem sicheren Handhabungsniveau liegen. Die als Beispiel gewählte Superkappe konnte dieses Ergebnis nicht erzielen.

Betrachten wir zunächst die Aspekte der Energiekapazität: Bei jeder normalen Bedeutung des Begriffs speichert ein 2,7-V-5-F-Kondensator nicht "viel Energie". Wenn die gesamte Energie im Kondensator verfügbar wäre, würde dies E = 0,5 x C x V ^ 2 Joule liefern. Für einen 2,7 V ist der 5F-Kondensator E = 0,5 × 5 × 2,7 ^ 2 = ~ 18 Joule.
Im Vergleich dazu liefert eine AA-Batterie mit 2500 mAh etwa
E = V x Ah x 3600 Joule
= 1,2 x 2,5 x 3600 = 10.800 Joule.
Die 5F-Superkappe speichert also ungefähr 18 / 10.800 = ~ 0,17% der Energie in der Batterie. Während die Batterie in einer typischen Anwendung fast die gesamte Energie liefern kann, erfordert die Superkappe zusätzliche Anstrengungen, um Energie zurückzugewinnen, wenn sich die Spannung Null nähert.

Entladungssicherheit:

Wo eine Superkappe im Vergleich zu einer Batterie nützlich ist, liegt ihre Fähigkeit, schnell zu laden und schnell zu entladen, und dies über viel mehr Zyklen als eine Batterie mit geringem Kapazitätsverlust.
In einigen Fällen ist diese schnelle Lade- und Entladefähigkeit im Vergleich zu einer typischen Batterie groß und im Vergleich zu einer Batterie extrem groß, ausgedrückt als Gesamtkapazität.

Das von Ihnen ausgewählte Beispiel und alle anderen Mitglieder seiner Familie sind jedoch weitaus "schwächer" als einige Super- / Ultra-Kappen. Das hier verfügbare Datenblatt zeigt einen Innenwiderstand von 170 Milliohm, was auf einen Kurzschlussstrom von etwa 2,7 / 0,17 = ~ 16 A bei voller Ladung hindeutet, und der typische Kurzschlussstrom wird als 16 A bei 65 ° C und 14 A bei 85 ° C angezeigt. Da die Temperatur schnell ansteigen würde und die äquivalente Spannung (sobald sie kurzgeschlossen ist) unter Kurzschluss sehr schnell abfallen würde (da bei 18 J Bruttokapazität die S / C-Entladezeit deutlich unter 1 Sekunde liegen würde), würde dieser Kondensator keine großen Energiemengen erzeugen (vielleicht 20 bis 30 W Spitze) und nur für weit unter 1 Sekunde.

Eine typische moderne NimH AA-Zelle enthält viel mehr Energie und liefert viel länger viel mehr Energie.

Zum Beispiel kann eine 2,5 Ah Nimh AA - Zelle bei werden kann auf etwa 5A typischerweise ausgeschleust und kann eine geladene Entladungskapazität im Bereich 10A bis 20A kurzzeitig mit sehr reduzierter Spannung aufweist. Die Ausgangsleistung entspricht also fast der Leistung der Superkappe für den Bruchteil einer Sekunde, ABER die Batterie erzeugt viele Sekunden lang mehr als 10 Watt und viele Minuten lang mehr als 5 Watt.

Russell McMahon
quelle

Ich habe den alten battery + keys = hot_pocketTrick auch ein paar Mal gemacht :-) Als Gitarrist, der früher viel gespielt hat, habe ich immer 9-V-Batterien mitgenommen (für Effektpedale, Tuner, DI-Boxen usw.), was auf beide Terminals zurückzuführen ist Ein und dieselbe Seite zu sein, ist viel einfacher zu verkürzen.

Oli Glaser

Einmal war ich bei einem Mittagessen in der Kirche mit entsprechend anwesenden Augustgästen. Russell schlendert mit der Kamera in die Halle, lässt dann plötzlich seine gesamte Ausrüstung fallen und springt herum, während er versucht, die Tasche vom Bein wegzuhalten, während er darin gräbt und den Inhalt auf den Bodenhelter wirft, sobald er zur Hand ist. Batterien, Schlüssel, Batterien, Münzen, Batterien, Münzen Batterien .... Ah! Dann die Erklärungen :-). Zweimal vielleicht in einem Auto als Passagier. Ebenso frenetisch, aber weniger peinlich. Ich werde wirklich versuchen, diese Lektion gelernt zu haben.

Russell McMahon

Hehe, das malt ein amüsantes Bild ... Zum Glück für mich ist es während einer Aufführung nie passiert, hätte dem Satz "Wow, er brennt heute Abend" eine ganz neue Bedeutung gegeben :-)

Oli Glaser

Vor vielen Jahren las ich von einem Polizisten, der den Fehler gemacht hatte, eine Ersatz-Walkie-Talkie-Batterie in derselben Tasche zu tragen wie einige lose Revolver-

Patronen

Aus dem tatsächlichen Datenblatt geht hervor , dass dieser Teil einen Leckstrom von maximal 0,015 mA aufweist. SimpleCoder ist richtig, es wird sich selbst entladen.

Brian Carlton
quelle

Das Einfügen eines @ in eine Antwort alarmiert den Benutzer nicht und wird im Allgemeinen als unübersichtlich angesehen.

Kellenjb

Wie berechnet man die Selbstentladungszeit von Kondensatoren angesichts des Leckstroms? - Folgefrage haha

Atav32

Glauben Sie, dass Sie dies stattdessen auf die Kommentare verschieben könnten, da dies eher mit der Diskussion in den Kommentaren als mit der Antwort auf die Frage zusammenhängt? Vielen Dank!

Atav32

Es wird sich entladen, aber nicht schnell - bei einer konstanten Leckage von 15 uA (sehr grobe Zahl) würde es 2,7 * (5 / 15e-6) = 900000 Sekunden oder 250 Stunden dauern. Es ist also wahrscheinlich, dass es einige Tage lang eine erhebliche Gebühr enthält.

Was die Sicherheit betrifft, besteht bei dieser Spannung keine Gefahr eines Stromschlags, aber mit einer Kurzschlussfähigkeit von 16 A kann es bei Kurzschluss leicht zu einem Brand kommen. Andererseits können auch Batterien, und sie werden bereits aufgeladen geliefert. Wenn ich es wäre, wenn es keinen wirklichen Anreiz dafür gäbe, würde ich auf Nummer sicher gehen.

Oli Glaser
quelle

Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, die Berechnungen durchzuführen! Glauben Sie, dass Sie dies stattdessen auf die Kommentare verschieben könnten, da dies eher mit der Diskussion in den Kommentaren als mit der Antwort auf die Frage zusammenhängt? Vielen Dank!

Atav32