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库伦到底算不算一个很大的单位?

库伦到底算不算一个很大的单位?

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库伦到底算不算一个很大的单位?

同样的电荷量,能量和电压成正比,闪电的电压是几亿V,手机电池只有几V,完全没有可比性。所以手机电池几千C的电荷量不奇怪。很多答主从电流和静电的角度来说,静电的1C很大,还说了电容储存的静电。我觉得差不多也是这样的。

我想来说说电容。到处都说法拉(1F=1C/V)是一个非常大的单位。除了超级电容,我见过的所有电容都不到1F,最大的是50V耐压,0.56F的电解电容,这一个可有四斤重,但也只能储存28C的静电荷。但超级电容的容量完全就是活久见了,一节手指大小的就有20F,一瓶可乐罐大的有3000F,而且更奇怪的是,我发现超级电容的耐压奇低,一般都是清一色的2.7V,最高的也才3V,而其他电容耐几十到几百V的比比皆是。既然电池的电流容量比一般的电容的静电容量高若干个数量级,我干脆算了一下超级电容的储电量,按单位体积或者质量比较,超级电容的储电量(无论是电荷还是电能)的数量级居然都介于电池和一般的电容之间!世界真奇妙,比米奇妙妙屋还要妙!

后来看了一些书,超级电容并不是那种薄膜做的平板电容结构。超级电容内部是椰子壳隔绝空气烧成的活性炭,加了一些能导电的有机溶剂,储存电荷基于双电层原理,就是活性炭和溶液界面处形成紧挨着的两层正负电荷,如果等效于平行板电容器,活性炭微观上表面积极大,两层电荷相距是纳米级,按公式自然就得到极大无比的容量了。这种双电层并没有坚固的电介质,受不了强电场,所以耐压很低。后来我思考了一下,具有大量内部孔隙结构的活性炭(微观表面积是宏观表面积的几百倍)已经不是传统意义上的极板表面了,或多或少类似于电池中活性物质能全部参加反应,而不是只反应表面一层。接下来我又算了功率密度,超级电容仍然落在电池和普通电容之间。我心中突然闪出一个想法,难道超级电容真的是在做介于电池和电容之间的产品?

再后来又在二手平台上看到60kF的株洲中车电容,这东西看起来也不大啊,才几斤重,离二十个可乐罐(3000F电容)大小差太远了,我又很奇怪。再一看,这东西叫锂离子混合电容,功率密度比超级电容更低,也就和讲爆发力的摩托车启动电瓶差不多,只比讲耐力的电池高一些,但能量密度显然比超级电容更高,基本上达到铅酸电池的水平。我又发现了一个秘密,这种混合电容是不是又介于超级电容和电池之间?后来一看,果然是这样滴,这货就是由锂电池材料和活性炭材料做的不对称电极。其实这些电容的问题就是不汤不水,什么都介于别人中间,讲瞬间功率应用时无法和高耐压的电解电容比,讲能量耐力又被锂电池吊打,成本比同样大的普通电容和锂电池也毫无优势,所以发展起来缺乏动力,二十多年都没有真正普及开来。

不管怎么说吧,电容到电池之间居然是一个光谱(说难听一点就是鄙视链):普通电容(薄膜,陶瓷,电解)>超级电容>混合电容>可充电电池,>表示像纯电容的成分递减,这是我没料到的。