沒錯,超級電容器也是有缺點的,超級電容器最大的弱點來自于它的能量密度,雖然相比傳統電容器它的能量密度已經提升了1000多倍,但仍然趕不上鋰電池的能量密度。如果我們把電容器超級電容器鋰電池,甚至是燃料電池的數據放在一起對比。其中鋰電池的能量密度在160瓦時到300瓦時之間,而超級電容器在5瓦時到30瓦時之間,只有鋰電池的不到1/10,因此一輛電動車上要存儲同樣的50度電,我們需要的超級電容器的重量會是鋰電池的10倍,不僅如此,超級電容器的價格比鋰電池要貴很多,每千瓦時的鋰電池價格大約在250美元左右,而每千瓦時超級電容器目前的價格在1萬美元左右,也就是說一輛50度電的超級電容器電電動車光電容器的成本就要超過300萬人民幣,可以說是非常奢華了。
除此之外,超級電容器還有一個缺點在于它的自放電特性,充滿電的超級電容器放置12小時,最高會流失40%的電量,因此不適合長期儲存電能。看完超級電容器的優勢和劣勢,我們會發現它并不是一種各方面都優于鋰電池的選項,而是一個非常有特色的選項,在合適的場景里它才能發揮意想不到的作用。
沒錯超級電容的充電速度快,功率大,循環壽命差,工作方式靈活,但問題是能量密度太小,也不適合長時間的儲存電能,因此非常的適用在那些需要瞬時釋放大功率的場景里面,但這種大功率可以是充電,也可以是放電。
在蘭博基尼2021年版的c樣中就使用到了超級電容器來進行動能回收,也就是在汽車剎車的時候,把車的動能快速的轉化成電能,相比傳統的使用鋰電池的方式來儲能,基于超級電容器的動能回收模塊,就可以應對超過600安的瞬時電流,并且重量只有原來的1/3,但儲存的電能也可以瞬間的轉化成整車的動力,跟動能回收類似的是風力發電,風力發電站需要經常應對不穩定的風速,瞬間產生的巨大電流,使用超電容器可以幫助穩定風力發電機產生的瞬時電流,因此減小對于儲能電池的沖擊。
如果開一下腦洞,比風力發電更加炫酷的使用場景是大功率激光武器,電磁彈射武器上的應用,這些設備需要在幾秒鐘甚至幾毫秒的時間內釋放出50~100千瓦的能量,而且需要能夠快速充滿電量,準備下一次發射超級電容器就顯得非常合適了。
貼近生活的應用其實也不少,比如對于公交車來說,因為運營的需求經常沒辦法長時間在充電站充電,或者沒有足夠的空間來建設專門的充電樁,而剛好公交車在每隔一段距離就可以在公交車站停靠幾十秒鐘,這恰好就是超級電容器最適合的使用場景。上海2020年投入使用的超級電容器公交車,就可以在每個公交車站停留在幾十秒鐘之內,迅速的補滿到下一站的電能。同時超級電容器幾萬次的超長循環壽命,也能夠支撐公交車長期反復充放電的需求,還有2018年發布的三星note,9手機手寫筆就使用到了超級電容,可以在40秒鐘之內充滿并且持續的使用半個小時,雖然超級電容器目前在價格和能量密度上存在著一些限制,但是我們可以很清晰的看到它獨特的優勢,一方面對于充電速度的追求和貫穿著我們生活的方方面面,從手機電腦到電動車,另一方面用戶對于電池壽命的關注會越來越高,超級電容器恰好在這兩方面有著絕對的優勢,相信隨著新材料的使用以及產量的不斷擴大,以及新的使用場景的出現,我們的生活中會越來越多的使用的超級電容器。
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