超级电容器：优点和缺点都很明显的储能系统-浩瀚科普

超级电容器也称为双层电容器或电化学电容器，是近年来吸引众多科学家关注的一种新型储能系统。简单来说，可以把超级电容器想象成普通电容器和电池的结合体，只不过，它与这两者都不一样。

在我们深入探讨超级电容器是否可以在未来的储能系统竞争中占据一席之地之前，我们有必要更多地了解它的工作原理以及它与锂离子电池的不同之处。

超级电容器和锂电池工作原理的差别

超级电容器和电池，它都是电能存储系统。如果我们看一下锂离子电池，它完全依赖于化学反应。它由正极和负极组成，技术上称为阳极和阴极。这两侧浸没在液体电解质中，并由微孔隔板隔开，只允许离子通过。在锂电池充放电期间，离子倾向于在阳极和阴极之间来回流动。当这些离子转移的时候会导致电池发热、膨胀，然后收缩。这些反应会逐渐使电池退化，从而导致电池寿命缩短。然而，锂电池技术的一个显着优势是它具有非常高的比能量或能量密度，可以储存能量供以后使用。

但超级电容器不同：它不依赖于化学作用来发挥作用。相反，它在其中以静电方式存储电能。超级电容器在它的极板之间使用电介质或绝缘体来分离在每一侧极板上积聚的正(+ve)和负(-ve)电荷。正是这种分离使设备能够存储能量并快速释放能量。它基本上可以捕获静电以备将来使用。这样做最显着的优势是，现在的3V电容器在15-20年后仍将是3V电容器。相反，锂离子电池可能会随着时间的推移和重复使用而失去电压容量。

此外，与锂电池不同，超级电容器具有更高的功率吞吐量，这意味着它可以在很短的时间内充电和放电。尽管如此，与电池相比，它的比能量非常低。超级电容器最适合容量较小但是功率爆发的应用场合。

超级电容器当前的一些应用

“超级电容器”的整个概念根本不是什么新鲜事物。第一个超级电容器是由GE（通用电气）于1957年制造的。标准石油公司在1966年意外地在研究燃料电池时发现了双层电容器。尽管如此，直到1970年代后期，日本公司NEC才开始在商业上提供第一个用于计算机内存备份的“超级电容器”。

我们正处于超级电容器的应用大规模应用的前期阶段。总的来说，超级电容器被认为在混合交通运输中具有最大的应用潜力。

比如在汽车中使用超级电容器的话，可以在汽车减速期间将动能转化为电力存储在超级电容器中，然后加速的时候通过释放超级电容器中的能量来驱动汽车，这样可以节省汽车能源的消耗，而且和锂电池相比，超级电容器的功率更大，也几乎没有容量衰减和寿命的问题。

在瑞士有一条公交路线上的公交车就是采用的超级电容器作为能源，他们在每一个站点安装充电站，每次公交车进站的时候，就会自动充电，只需要15秒钟就能够为公交车上的超级电容器充满电，正好这个时间可以让乘客上下车，然后超级电容器释放电能，驱动公交车前往下一个站点。

这种超级电容器公交车就是采用频繁的充放电来弥补了超级电容器能量密度不足的问题。而且由于超级电容器一次只吸收几分钟的较低电流，因此对电网的压力较小。

而在军事领域，超级电容器也有自己发挥作用的地方，比如我国第三艘航空母舰福建舰上的电磁弹射器，就是采用的超级电容器作为储能设备，可以在短时间内充放电来将舰载飞机弹射出去。相比较美国海军福特级航空母舰弹射器使用的飞轮储能系统而言，我国的超级电容器的技术更先进。

超级电容器和锂电池相比有哪些优势

这个问题的答案在很大程度上取决于它的应用场合。每种储能技术都有一些明显的优点和缺点。如前所述，锂电池的能量密度比超级电容器高得多。

这意味着电池更适合更高能量密度的应用，例如，设备需要在一次充电后长时间运行的应用。另一方面，超级电容器的功率密度比电池高得多。这使得它非常适合为电动汽车供电等高耗电应用。

性能	超级电容器	锂离子电池
充电时间	1 - 10 秒	10-60 分钟
循环寿命	100万次或30000小时	500次及以上
电池电压	2.3 至 2.75V	3.6 至 3.7V
比能量（Wh/kg）	5（典型）	100-200
比功率（W/kg）	最多 10, 000	1000-3000
每瓦时成本	20 美元（典型）	0.50 美元 - 1.00 美元（大型系统）
使用寿命（汽车）	10 到 15 年	5到10年
充电温度	-40 至 65°C	0 至 45°C
放电温度	-40 至 65°C	-20 至 60°C