קבלים וסוללות - מה ההבדל

נראה שסוללות וקבלים עושים בעצם את אותו הדבר - שניהם אוגרים אנרגיה חשמלית ואז מעבירים אותה לעומס. זה נראה בדיוק ככה, במקרים מסוימים הקבל בדרך כלל מתנהג כמו סוללה עם קיבולת קטנה, למשל במעגלי המוצא של ממירים שונים.

אבל באיזו תדירות נוכל לומר שסוללה מתנהגת כמו קבל? בכלל לא. המשימה העיקרית של הסוללה ברוב היישומים היא לצבור ולאגור אנרגיה חשמלית בצורה כימית לאורך זמן, להחזיק אותה, כך שהיא תוכל לאחר מכן במהירות או לאט, מיד או מספר פעמים, לתת אותה לעומס. המשימה העיקרית של הקבל בכמה תנאים דומים היא לאגור אנרגיה חשמלית לזמן קצר ולהעביר אותה לעומס עם הזרם הנדרש.

כלומר, עבור יישומי קבלים טיפוסיים, בדרך כלל אין צורך להחזיק אנרגיה כל עוד סוללות דורשות. מהות ההבדלים בין סוללה לקבל טמונה במכשיר של שניהם, כמו גם בעקרונות פעולתם.אמנם מבחוץ למתבונן לא מוכר אולי נראה שצריך לסדר אותם באותו אופן.

מַעֲבֶה (מהלטינית condensatio - "הצטברות") בצורתו הפשוטה ביותר - זוג לוחות מוליכים עם שטח משמעותי, מופרדים על ידי דיאלקטרי.

הדיאלקטרי הממוקם בין הלוחות מסוגל לצבור אנרגיה חשמלית בצורה של שדה חשמלי: אם נוצר EMF על הלוחות באמצעות מקור חיצוני הבדל פוטנציאלי, אז הדיאלקטרי בין הלוחות מקוטב כי המטענים על הלוחות עם השדה החשמלי שלהם יפעלו על המטענים הקשורים בתוך הדיאלקטרי והדיפולים החשמליים האלה (זוגות מטענים קשורים בתוך הדיאלקטרי) מכוונים לנסות לפצות עם סך שלהם שדה חשמלי, שדה המטענים הקיימים על הלוחות עקב מקור חיצוני של EMF.

אם כעת המקור החיצוני של EMF מהצלחות כבוי, אז הקיטוב של הדיאלקטרי יישאר - הקבל יישאר טעון למשך זמן מה (בהתאם לאיכות ומאפייני הדיאלקטרי).

השדה החשמלי של דיאלקטרי מקוטב (טעון) יכול לגרום לאלקטרונים לנוע במוליך אם הם סוגרים את הלוחות. בדרך זו, הקבל יכול להעביר במהירות את האנרגיה האצורה בדיאלקטרי לעומס.

הקיבולת של הקבל היא ככל ששטח הלוחות גדול יותר וככל שהקבוע הדיאלקטרי של הדיאלקטרי גבוה יותר. אותם פרמטרים קשורים לזרם המקסימלי שהקבל יכול לקבל או לתת במהלך טעינה או פריקה.

סוֹלְלָה (מ-lat. acumulo collect, accumulo) עובד בצורה שונה לחלוטין מהקבל.עקרון פעולתו אינו עוד בקיטוב הדיאלקטרי, אלא בתהליכים כימיים הפיכים המתרחשים באלקטרוליט ובאלקטרודות (קתודה ואנודה).

לדוגמה, במהלך טעינת סוללת ליתיום-יון, יוני ליתיום תחת פעולת EMF חיצוני מהמטען המופעל על האלקטרודות מוטמעים ברשת הגרפיט של האנודה (על צלחת נחושת), וכאשר הם נפרקים, בחזרה לתוך קתודית האלומיניום (למשל מתחמוצת קובלט). נוצרים קישורים. הקיבולת החשמלית של סוללת הליתיום תהיה גדולה יותר ככל שיותר יוני ליתיום מוטמעים באלקטרודות במהלך הטעינה ומשאירים אותן במהלך הפריקה.

שלא כמו הקבל, יש כאן כמה ניואנסים: אם סוללת הליתיום נטענת מהר מדי, אז ליונים פשוט אין זמן להטמיע באלקטרודות, ונוצרים מעגלים של ליתיום מתכתי, שיכולים לתרום לקצר חשמלי ב. ואם תרוקן את הסוללה מהר מדי, הקתודה תקרוס במהירות והסוללה תהפוך לבלתי שמישה. הסוללה דורשת שמירה קפדנית על הקוטביות במהלך הטעינה, כמו גם בקרה על ערכי זרמי הטעינה והפריקה.