超級電容與電池的比較

超級電容與電池的比較相對鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰離子電池，超級電容具有節(jié)能、超長使用壽命、安全、環(huán)保、寬溫度范圍、充電快速、無需人工維護等優(yōu)點。本文介紹超級電容與其他儲能產品的性能比較，例如與各種電池的比較,替代的可能性。圖1各種各樣的儲能產品101001DM1OT0JIPaufltrDemJtw[Wmgl圖1各種各樣的儲能產品101001DM1OT0JIPaufltrDemJtw[WmglEnergyStorage

Technologies之所以叫超級電容，是因為超級電容的容值都是法拉級的，且可以很快提供一個充放電，這是傳統(tǒng)的電容或者電池做不到的。下面介紹了各種產品不同的應用范圍，橫坐標是能流密度，縱坐標是能量密度，從中可以看到哪個地方是電池的應用范圍，哪個地方是傳統(tǒng)電容的應用范圍，哪一塊是超級電容的應用范圍。圖2.超級電容和其他儲能技術的比較我們知道電池的充放電大概在1小時到10個小時左右，而傳統(tǒng)電容是作為濾波使用的，充放電是在0.03秒，但是超級電容就在1秒左右，基本上是從0.1秒到10秒，這正是汽車比如剎車起動的時候要用的，當然任何的設備比如風能變槳系統(tǒng)，變槳的時候要提供能量也是在這個時間段。超級電容的能流密度和能量密度都非常高。超級電容是用物理的方法儲能，電池是用化學反應的方法來儲能，所以電池的反應時間會很長，超級電容可以快速的充放電，這是它的根本原因，也是超級電容的性能優(yōu)勢之所在。傳統(tǒng)的儲能系統(tǒng)是使用鉛酸電池。以風力發(fā)電為例，有風時由風力發(fā)電機發(fā)電，無風時由儲能系統(tǒng)供電。當電源斷開進行切換時，鉛酸電池需要十幾秒的反應時間。這時便可由超級電容進行輔助。由于超級電容是將電荷儲存起來，可以快速的補充和釋放，而電池則需要經過化學反應的方式進行充放電。在這十幾秒的時間里，超級電容可以提供短時間的能量，保證電源穩(wěn)定。超級電容可以工作在在-40°C~65°C之間，可以覆蓋PC-20C~60C的工作溫度范圍和電池0°C~50°C的工作溫度。超級電容是功率密集元件，但放電時間較短，電池是能量密集型元件，放電時間較長。Leadacid3'WOiDJd (20%DOO)NickelCadmium10"DOOloadcydM(40%OOO)LithiumIon游WQloadcycks(40%OQO)UltracapacitorsloadcyctosLeadacid3'WOiDJd (20%DOO)NickelCadmium10"DOOloadcydM(40%OOO)LithiumIon游WQloadcycks(40%OQO)Ultracapacitorsloadcyctos<75%DOD)圖3?超級電容與電池的充放電次數比較超級電容的應用主要是用作備用電源和提供峰值功率。超級電容用作備用電源時，具有高可靠性、免維護、長壽命和寬工作溫度范圍的特點。由于超級電容能夠進行高功率的充放電，所以可以將火車，城市輕軌的剎車能量儲存起來，加速時提供峰值功率，或者可以在吊車起吊時，電動機啟動時提供峰值功率。

ChargecontainbdinelectrolyteAdsorptionofionSolvatedionsChargecontainedinetectrod?massOrbitalelectronexchangeREOOXionintercalationConductivity,a(SOC)E=f(alectrodesurface)o=constantE-f(electrodemass)UG-u^tracapacltorChargecontainbdinelectrolyteAdsorptionofionSolvatedionsChargecontainedinetectrod?massOrbitalelectronexchangeREOOXionintercalationConductivity,a(SOC)E=f(alectrodesurface)o=constantE-f(electrodemass)UG-u^tracapacltorSOC=5ta1e-c(-ctiorge圖4?超級電容與電池的儲能原理比較如上圖4所示，超級電容和電池在儲能原理上最大的不同在于超級電容利用的是物理的儲能方式而電池利用的是化學的儲能方式。同時，超級電容和電池的儲能的決定因素也不同。AttributeUnitUitracapLithiumUC Li |PowerdensitykW/L103壬FnwgydensityVJI譏6200ColdTemperature°CSCITD+HotTemperature°C+€5+40*RatecapabilityC/x>1800<40SOCwindow%100^50ItEfficiency@40C%^*)8%+圖5?超級電容與鋰離子電池比較超級電容器是功率密集元件(>10kW/L)而鋰離子電池是能量密集元件(~200Wh/L)。rjjf O.OD0.50 1.0D 1.M 200ISO300 3J0 400 4.&0 5.0QmAh一7口一15G—25C—35C—4JC圖6?電池電壓隨電池能量的變化ProductDischargeProfilesUltracapacitor圖7?超級電容器的放電特性超級電容與電池比較，有如下特性：超低串聯(lián)等效電阻（LOWESR），功率密度（PowerDensity）是鋰離子電池的數十倍以上，適合大電流放電，（一枚4.7F電容能釋放瞬間電流18A以上）。超長壽命，充放電大于50萬次，是Li-I