¿Qué tan seguros son los supercaps precargados en comparación con las baterías precargadas?

¿Qué tan seguro es transportar y vender supercaps precargados con un sistema?

Estoy diseñando un sistema alimentado por energía solar y me gustaría usar algo como
el supercap BCAP0005 de Maxwell (2.7V, 5F) para almacenar la energía.

Incluso con un circuito de cargador supercap, podría tardar 80 segundos en cargarse. Se ha sugerido que podría empaquetar el sistema con el supercap precargado para ahorrar tiempo en el primer uso. Esto suena razonable porque hay sistemas que vienen con LiPo precargados; pero he escuchado anecdóticamente sobre preocupaciones de seguridad con condensadores grandes.

Adicional:

Gracias a las personas que señalaron que un supercap puede autodescargarse en un período de menos de un día, lo que hace que la pregunta sobre el envío de gorras cargadas sea algo discutible.

Por favor, aborde los asuntos relacionados con la autodescarga en mi nueva pregunta de seguimiento ¿
Cómo calcular el tiempo de autodescarga de los condensadores dada la corriente de fuga?

¿Qué tan seguros son los supercaps precargados en comparación con las baterías precargadas?
Estoy diseñando un sistema alimentado por energía solar y me gustaría usar algo como un supercap BCAP0005 de Maxwell (2.7V, 5F) para almacenar mucha energía.

• Este supercap es mucho menos energético y mucho menos peligroso que una batería de celdas AA de 2500 mAh o incluso que una celda AA individual.

• El supercap que haya elegido produciría una explosión de energía por una fracción de segundo que excedía ligeramente lo que normalmente obtendría de una celda moderna de 2500 mAh NimH AA, pero luego se descargaría por completo.

• Sin embargo, una sola celda AA produciría algo menos de energía pero durante muchos minutos. Una sola celda o algunas de ellas en una batería serían capaces de crear temperaturas muy altas y provocar un incendio. El supercap podría usarse para iniciar un fuego solo con gran dificultad.

• Algunos supercaps o ultracaps son mucho más capaces que este. Algunos pueden usarse, por ejemplo, para arrancar automóviles.

"... pantalones en llamas" - casi: en "algunas ocasiones" me he acercado a prender fuego al bolsillo de mi pantalón o a quemarme con las temperaturas generadas por (estúpidamente) llevar una cantidad de celdas AA NimH (debajo 2000 mAh de capacidad) más monedas y llaves en el mismo bolsillo y con una forma de ruta conductiva. La eliminación de las celdas del bolsillo de repente se convierte en la única y abrumadora prioridad con la eliminación de los pantalones como segunda opción. Esta no es una experiencia que pretendo replicar en el futuro :-). En tales ocasiones, algunas monedas o llaves alcanzan temperaturas muy superiores a su nivel de manejo seguro en unos pocos segundos. El supercap elegido como ejemplo no pudo lograr este resultado.

Primero, echemos un vistazo a los aspectos de capacidad energética: por cualquier significado normal del término, un condensador de 2.7V, 5F no almacenará "mucha energía". Si toda la energía en el capacitor estuviera disponible, proporcionaría E = 0.5 x C x V ^ 2 Julios. Para un condensador de 2.7V, 5F E = 0.5 x 5 x 2.7 ^ 2 = ~ 18 julios.
En comparación, una batería AA de 2500 mAh proporcionará aproximadamente
E = V x Ah x 3600 Joule
= 1.2 x 2.5 x 3600 = 10,800 Joule.
Entonces, el supercap 5F almacenará aproximadamente 18 / 10,800 = ~ 0.17% de la energía en la batería. Además, mientras que la batería podrá entregar casi toda esta energía en una aplicación típica, el supercap necesitará un esfuerzo adicional para recuperar energía cuando el voltaje se acerque a cero.

Seguridad de descarga:

Cuando un supercap es útil en comparación con una batería, es su capacidad de cargarse y descargarse rápidamente, y hacerlo durante muchos más ciclos que una batería con poca pérdida de capacidad.
en ALGUNOS casos, esta capacidad de carga y descarga rápida es grande en comparación con la de una batería típica, y es extremadamente grande en comparación con la de una batería cuando se expresa en términos de su capacidad total.

Sin embargo, el ejemplo que ha elegido, y todos los demás miembros de su familia, son mucho más "débiles" que algunos super / ultra caps. La hoja de datos disponible aquí muestra una resistencia interna de 170 miliohms, lo que sugiere una corriente de cortocircuito de alrededor de 2.7 / 0.17 = ~ 16A cuando está completamente cargada, y la corriente de cortocircuito típica se muestra como 16A a 65C y 14A a 85C. Como la temperatura aumentaría rápidamente y el voltaje equivalente (una vez cortocircuitado) caería muy rápidamente bajo cortocircuito (ya que a 18 J de capacidad bruta el tiempo de descarga s / c sería muy inferior a 1 segundo) este condensador no produciría grandes cantidades de energía (quizás 20 a 30 W pico) y solo por menos de 1 segundo.

Una célula moderna NimH AA típica contiene mucha más energía y entregará mucha más energía durante mucho más tiempo.

Por ejemplo, una celda AA de 2.5 Ah Nimh puede descargarse típicamente hasta aproximadamente 5 A y puede tener una capacidad de descarga cargada en el rango de 10 A a 20 A durante períodos cortos a un voltaje muy reducido. Por lo tanto, su potencia de salida casi coincide con lo que producirá el supercap durante una fracción de segundo, PERO la batería producirá más de 10 vatios durante muchos segundos y más de 5 vatios durante muchos minutos.

De la hoja de datos real , esa parte tiene una corriente de fuga máxima de 0.015 mA. SimpleCoder tiene razón, se autodescargará.

Se descargará, pero no rápidamente, con una fuga constante de 15uA (cifra muy aproximada) tomaría 2.7 * (5 / 15e-6) = 900000 segundos o 250 horas. Por lo tanto, es probable que tenga una carga significativa durante unos días.

En lo que respecta a la seguridad, a ese voltaje no presenta riesgo de descarga eléctrica, pero con una capacidad de cortocircuito de 16 A, imagino que podría provocar un incendio con bastante facilidad si se cortocircuita. Por otra parte, también pueden hacerlo las baterías, y se entregan ya cargadas. Si fuera yo, a menos que hubiera un incentivo real para hacer esto, me equivocaría con precaución.