Condensateurs et batteries - quelle est la différence

Il semble que les batteries et les condensateurs fassent essentiellement la même chose - les deux stockent l'énergie électrique pour la transférer ensuite à la charge. Il semble juste que, dans certains cas, le condensateur se comporte généralement comme une batterie de petite capacité, par exemple dans les circuits de sortie de divers convertisseurs.

Mais combien de fois peut-on dire qu'une batterie se comporte comme un condensateur ? Pas du tout. La tâche principale de la batterie dans la plupart des applications est d'accumuler et de stocker de l'énergie électrique sous forme chimique pendant une longue période, de la conserver, de sorte qu'elle puisse ensuite rapidement ou lentement, immédiatement ou plusieurs fois, la donner à la charge. La tâche principale du condensateur dans certaines conditions similaires est de stocker de l'énergie électrique pendant une courte période et de la transférer à une charge avec le courant requis.

Autrement dit, pour les applications de condensateurs typiques, il n'est généralement pas nécessaire de conserver l'énergie aussi longtemps que les batteries l'exigent souvent. L'essence des différences entre une batterie et un condensateur réside dans le dispositif des deux, ainsi que dans les principes de leur fonctionnement.Bien que de l'extérieur pour un observateur non familier, il puisse sembler qu'ils devraient être disposés de la même manière.

Condenseur (du latin condensatio - "accumulation") dans sa forme la plus simple - une paire de plaques conductrices d'une surface importante, séparées par un diélectrique.

Le diélectrique situé entre les plaques est capable d'accumuler de l'énergie électrique sous forme de champ électrique : si une FEM est créée sur les plaques à l'aide d'une source externe différence de potentiel, alors le diélectrique entre les plaques est polarisé car les charges sur les plaques avec leur champ électrique vont agir sur les charges liées à l'intérieur du diélectrique et ces dipôles électriques (paires de charges liées à l'intérieur du diélectrique) sont orientés pour essayer de compenser avec leur total champ électrique, le champ de charges qui sont présentes sur les plaques en raison d'une source externe d'EMF.

Si maintenant la source externe d'EMF des plaques est désactivée, la polarisation du diélectrique restera - le condensateur restera chargé pendant un certain temps (en fonction de la qualité et des caractéristiques du diélectrique).

Le champ électrique d'un diélectrique polarisé (chargé) peut provoquer le déplacement d'électrons dans un conducteur s'ils ferment les plaques. De cette manière, le condensateur peut transférer rapidement l'énergie stockée dans le diélectrique vers la charge.

Plus la capacité du condensateur est grande, plus la surface des plaques est grande et plus la constante diélectrique du diélectrique est élevée. Les mêmes paramètres sont liés au courant maximal que le condensateur peut recevoir ou donner lors de la charge ou de la décharge.

Batterie (du lat. acumulo collecter, accumuler) fonctionne d'une manière complètement différente de celle du condensateur.Le principe de son action n'est plus dans la polarisation du diélectrique, mais dans des processus chimiques réversibles se produisant dans l'électrolyte et au niveau des électrodes (cathode et anode).

Par exemple, lors de la charge d'une batterie lithium-ion, les ions lithium sous l'action d'un EMF externe du chargeur appliqué aux électrodes sont intégrés dans la grille en graphite de l'anode (sur une plaque de cuivre), et lorsqu'ils sont déchargés, de nouveau dans la cathode en aluminium (par exemple à partir d'oxyde de cobalt). Des liaisons se forment. La capacité électrique de la batterie au lithium sera d'autant plus grande que les ions lithium s'incrustent dans les électrodes lors de la charge et les quittent lors de la décharge.

Contrairement au condensateur, il y a quelques nuances ici: si la batterie au lithium est chargée trop rapidement, les ions n'ont tout simplement pas le temps d'être intégrés dans les électrodes et des circuits de lithium métallique se forment, ce qui peut contribuer à un court-circuit dans Et si vous déchargez la batterie trop rapidement, la cathode s'effondrera rapidement et la batterie deviendra inutilisable. La batterie nécessite un strict respect de la polarité pendant la charge, ainsi qu'un contrôle des valeurs des courants de charge et de décharge.