簡單概括一下三者結(jié)構(gòu)和原理上的區(qū)別,就是傳統(tǒng)電容器和超級電容器都是以物理反應(yīng)為主,因此充放電速度較快,對工作溫度要求低,使用次數(shù)也可以更長。而相比傳統(tǒng)電容器,超級電容器在材料和結(jié)構(gòu)上擁有更大表面積,更多層數(shù)以及雙電層效應(yīng)等優(yōu)勢,因此能量密度比傳統(tǒng)電容器更高,鋰電池的充放電都是化學(xué)反應(yīng),能夠存儲的能量更多,但是對于工作溫度要求更加嚴(yán)格,電池壽命也會隨著材料的損耗而降低。
首先我們來硬核量化一下兩者的區(qū)別,超級電容器和鋰離子電池在充電速度、循環(huán)壽命、能量密度、工作溫度、內(nèi)阻等各方面的數(shù)據(jù)對比。我們先來看最關(guān)心的指標(biāo)充電速度,鋰電池目前主流的充電速度在1~3c量產(chǎn)最快可以達(dá)到6c也就是說鋰電池一般需要10分鐘到一個小時才可以充滿,而超級電狀器的充電速度在1~30秒鐘,支撐著這種充電速度是它足夠大的功率密度,所謂功率密度就是同樣重量的鋰電池或者超級電容,可以什么樣的速率去釋放能量?P1《超級電容》 P2《鋰電池》 P3《電解電容》
鋰電池的功率密度小于1000瓦每千克,也就是說如果要驅(qū)動功率200千瓦的電動車,至少需要200公斤的電池,而超級電容的功率密度超過了1萬瓦每千克,是鋰電池的10倍,驅(qū)動同樣200千瓦的電動車就只需要20公斤的超級電容就夠了。然后我們要考察的指標(biāo)是循環(huán)壽命,了解電動車的同學(xué)應(yīng)該知道鋰電池的循環(huán)壽命也是一大技術(shù)挑戰(zhàn),即便是循環(huán)壽命更高的磷酸鐵鋰電池,最高的循環(huán)壽命也只有9400左右,并且快充的使用會進(jìn)一步的減小電池的壽命,而超級電容的循環(huán)次數(shù)可以超過10萬次,最高可以達(dá)到50萬次,是鋰電池在50倍以上。
不僅如此,超級電容的那一組比鋰電池也會更小一些,電池的內(nèi)阻是電池發(fā)熱以及限制快充的一大阻礙,而根據(jù)北京科技大學(xué)的研究,超級電容的內(nèi)阻比fp電池的內(nèi)阻要小一半以上,跟那組同樣重要的是工作溫度,鋰電池對于溫度的要求非常的嚴(yán)苛,天氣太冷了不能充電,天氣太熱了又會影響電車的壽命,以至于很多人都把電動車稱作電動機(jī)。
而作為對比,超級電容器可以在-40度到65度之間靈活的充放電,因此幾乎可以應(yīng)對我們生活中所有的環(huán)境溫度,但跟鋰電池比起來超級電容器的好處太多了,沖的快壽命長,而且皮實耐用,為什么超級電容器沒有早早的替代鋰電池呢?