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锂电池与超级电容的对比

说起超级电容,很多人都处于蒙圈状态。这是个什么东西,和我们的世界有关系么?

首先,我先介绍一下什么是超级电容,超级电容是介于传统电容器和电池之间的一种可以储存电能的装置,因其具有功率高、循环寿命长、安全可靠等特点,被广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域,因而成为近年来重要的储电研究项目。本文重点对比锂电池与双电层电容。

下表为锂电池与一种超级电容双电层电容的对比。

特性对比

蓄电池(锂电池)

双电层电容

能量转换

化学能--电能

电能

内部反应

氧化还原化学反应

极化电解质的物理反应

过程可逆性

充放电过程可逆,能量转换有损耗

充放电过程可逆

使用损耗

化学介质活性的降低

负极材料钝化使得容量衰减

充放电能量转换损耗正极材料

使用不当造成电解液泄露

内部阻抗

充电时内阻下降,放电时内阻上升

低阻抗,根据耐压要求可调

充放电速度

一般充放电为1-5倍率,最大放电可达10倍率

充电电流越大速度越快,10秒内即能达到额定容量的95%

充放电时间

一次充满电5-6小时

单体数秒

功率密度

低  50-200w/kg

高,低阻抗带来高功率输出1000-2000w/kg

单体标称电压

锂电池3.0-3.7v

1.2-1.5v左右

受温度影响

较大,明显的活性计划温度关系范围:-25--+45

不大,很小的活性极化工作范围:-40--+70

能量密度

20-100wh/kg

低,为蓄电池的1/103-15wh/kg

充放电效率

>95%

>95%

循环寿命

平均约为5000-10000

大倍率充放电对寿命的影响较大

>10万次

荷电保持能力

粗门在低自放电

几乎不存在自放电

环保

即使采用无害化学材料,仍具有潜在的污染

几乎不存在化学污染

工程使用

单体的大规模串并联

单体大规模并联,才去均压措施后可以串联使用

使用维护

电池密封免维护

彻底免维护

从表中可以看出,双电层电容器在存储量、使用寿命等方面存在巨大优势,但在能量密度方面也存在极大的缺点,也将成为今后双电层电容器乃至超级电容器的研究焦点。