Kondenzátory a baterie - jaký je rozdíl
Zdá se, že baterie a kondenzátory dělají v podstatě totéž – oba ukládají elektrickou energii, aby ji pak přenesly do zátěže. Zdá se to tak, v některých případech se kondenzátor obvykle chová například jako baterie s malou kapacitou ve výstupních obvodech různých měničů.
Ale jak často můžeme říci, že se baterie chová jako kondenzátor? Vůbec ne. Hlavním úkolem baterie ve většině aplikací je akumulovat a uchovávat elektrickou energii v chemické formě po dlouhou dobu, zadržovat ji, aby ji pak mohla rychle nebo pomalu, okamžitě nebo několikrát předat zátěži. Hlavním úkolem kondenzátoru za některých podobných podmínek je krátkodobě uchovat elektrickou energii a převést ji na zátěž s požadovaným proudem.
To znamená, že pro typické kondenzátorové aplikace obvykle není potřeba držet energii tak dlouho, jak to často vyžadují baterie. Podstata rozdílů mezi baterií a kondenzátorem spočívá v zařízení obou a také v principech jejich fungování.I když se zvenčí neznalému pozorovateli může zdát, že by měly být uspořádány stejně.
Kondenzátor (z latinského condensatio — „akumulace“) ve své nejjednodušší podobě — dvojice vodivých desek s významnou plochou, oddělených dielektrikem.
Dielektrikum umístěné mezi deskami je schopno akumulovat elektrickou energii ve formě elektrického pole: pokud se na deskách vytvoří EMF pomocí externího zdroje potenciální rozdíl, pak je dielektrikum mezi deskami polarizováno, protože náboje na deskách svým elektrickým polem budou působit na vázané náboje uvnitř dielektrika a tyto elektrické dipóly (vázané páry nábojů uvnitř dielektrika) jsou orientovány tak, aby se pokusily kompenzovat jejich celkovým elektrické pole, pole nábojů, které jsou přítomny na deskách v důsledku vnějšího zdroje EMF.
Pokud je nyní externí zdroj EMF z desek vypnutý, zůstane polarizace dielektrika - kondenzátor zůstane po nějakou dobu nabitý (v závislosti na kvalitě a vlastnostech dielektrika).
Elektrické pole polarizovaného (nabitého) dielektrika může způsobit pohyb elektronů ve vodiči, pokud uzavřou desky. Tímto způsobem může kondenzátor rychle přenést energii uloženou v dielektriku do zátěže.
Kapacita kondenzátoru je tím větší, čím větší je plocha desek a čím vyšší je dielektrická konstanta dielektrika. Stejné parametry souvisí s maximálním proudem, který může kondenzátor přijmout nebo dát během nabíjení nebo vybíjení.
baterie (z lat. acumulo sbírat, hromadit) funguje úplně jinak než kondenzátor.Princip jeho působení již není v polarizaci dielektrika, ale ve vratných chemických procesech probíhajících v elektrolytu a na elektrodách (katodě a anodě).
Například během nabíjení lithium-iontové baterie jsou lithiové ionty působením externího EMF z nabíječky aplikované na elektrody zapuštěny do grafitové mřížky anody (na měděné desce) a po vybití zpět do hliníková katoda (např. z oxidu kobaltu). Vznikají vazby. Elektrická kapacita lithiové baterie bude tím větší, čím více iontů lithia je zabudováno do elektrod během nabíjení a opustí je během vybíjení.
Na rozdíl od kondenzátoru zde existují určité nuance: pokud je lithiová baterie nabita příliš rychle, pak ionty jednoduše nemají čas na zabudování do elektrod a tvoří se obvody kovového lithia, které mohou přispět ke zkratu v A pokud baterii vybijete příliš rychle, katoda se rychle zhroutí a baterie se stane nepoužitelnou. Baterie vyžaduje přísné dodržování polarity při nabíjení a také kontrolu hodnot nabíjecích a vybíjecích proudů.