超級電容與電池的比較
發布時間:2010-05-27 來源:電子元件技術網
相對鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰離子電池,超級電容具有節能、超長使用壽命、安全、環保、寬溫度範圍、充電快速、無需人工維護等優點。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
zhisuoyijiaochaojidianrong,shiyinweichaojidianrongderongzhidoushifalajide,qiekeyihenkuaitigongyigechongfangdian,zheshichuantongdedianronghuozhedianchizuobudaode。xiamianjieshaolegezhongchanpinbutongdeyingyongfanwei,hengzuobiaoshinengliumidu,zongzuobiaoshinengliangmidu,congzhongkeyikandaonagedifangshidianchideyingyongfanwei,nagedifangshichuantongdianrongdeyingyongfanwei,nayikuaishichaojidianrongdeyingyongfanwei。

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miao,這zhe正zheng是shi汽qi車che比bi如ru刹sha車che起qi動dong的de時shi候hou要yao用yong的de,當dang然ran任ren何he的de設she備bei比bi如ru風feng能neng變bian槳jiang係xi統tong,變bian槳jiang的de時shi候hou要yao提ti供gong能neng量liang也ye是shi在zai這zhe個ge時shi間jian段duan。超chao級ji電dian容rong的de能neng流liu密mi度du和he能neng量liang密mi度du都dou非fei常chang高gao。超chao級ji電dian容rong是shi用yong物wu理li的de方fang法fa儲chu能neng,電dian池chi是shi用yong化hua學xue反fan應ying的de方fang法fa來lai儲chu能neng,所suo以yi電dian池chi的de反fan應ying時shi間jian會hui很hen長chang,超chao級ji電dian容rong可ke以yi快kuai速su的de充chong放fang電dian,這zhe是shi它ta的de根gen本ben原yuan因yin,也ye是shi超chao級ji電dian容rong的de性xing能neng優you勢shi之zhi所suo在zai。
chuantongdechunengxitongshishiyongqiansuandianchi。yifenglifadianweili,youfengshiyoufenglifadianjifadian,wufengshiyouchunengxitonggongdian。dangdianyuanduankaijinxingqiehuanshi,qiansuandianchixuyaoshijimiaodefanyingshijian。zheshibiankeyouchaojidianrongjinxingfuzhu。youyuchaojidianrongshijiangdianhechucunqilai,keyikuaisudebuchongheshifang,erdianchizexuyaojingguohuaxuefanyingdefangshijinxingchongfangdian。zaizheshijimiaodeshijianli,chaojidianrongkeyitigongduanshijiandenengliang,baozhengdianyuanwending。chaojidianrongkeyigongzuozaizai-40℃~65℃之間,可以覆蓋PC -20℃~60℃的工作溫度範圍和電池0℃~50℃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。

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chang壽shou命ming和he寬kuan工gong作zuo溫wen度du範fan圍wei的de特te點dian。由you於yu超chao級ji電dian容rong能neng夠gou進jin行xing高gao功gong率lv的de充chong放fang電dian,所suo以yi可ke以yi將jiang火huo車che,城cheng市shi輕qing軌gui的de刹sha車che能neng量liang儲chu存cun起qi來lai,加jia速su時shi提ti供gong峰feng值zhi功gong率lv,或huo者zhe可ke以yi在zai吊diao車che起qi吊diao時shi,電dian動dong機ji啟qi動dong時shi提ti供gong峰feng值zhi功gong率lv。

圖4.超級電容與電池的儲能原理比較
如上圖4所(suo)示(shi),超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)和(he)電(dian)池(chi)在(zai)儲(chu)能(neng)原(yuan)理(li)上(shang)最(zui)大(da)的(de)不(bu)同(tong)在(zai)於(yu)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)利(li)用(yong)的(de)是(shi)物(wu)理(li)的(de)儲(chu)能(neng)方(fang)式(shi)而(er)電(dian)池(chi)利(li)用(yong)的(de)是(shi)化(hua)學(xue)的(de)儲(chu)能(neng)方(fang)式(shi)。同(tong)時(shi),超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)和(he)電(dian)池(chi)的(de)儲(chu)能(neng)的(de)決(jue)定(ding)因(yin)素(su)也(ye)不(bu)同(tong)。

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 (~200 Wh/L)。

圖6.電池電壓隨電池能量的變化

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:
a.超低串聯等效電阻(LOW ESR),功率密度(Power Density)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)。
b. 超長壽命,充放電大於50萬次,是Li-Ion電池的500倍,是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍,如果對超級電容每天充放電20次,連續使用可達68年。
c. 可以大電流充電,充放電時間短,對充電電路要求簡單,無記憶效應。
d. 免維護,可密封。
e.溫度範圍寬-40℃~+70℃,一般電池是-20℃~60℃。
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