电池和超级电容器因其通常都被应用为储能元器件,而被经常拿来一起比较,但在储能的关键参数、电池管理系统等方面存在的诸多差异,带来了应用上的选择“此”而不选择“彼”,甚至是“两者都要”。
超级电容器VS电池在储能应用上的关键参数有何不同?
01充放电
超级电容器在充放电过程中基本不发生化学反应,不使用重金属,且这种储能过程是可逆的。正因如此,超级电容器的一个主要特性就是其充电能力没有实际限制,可以反复充放电数十万次,循环寿命长、更加环保清洁。
电池储能更多是化学反应的过程,相比基于电容器的静电储能,有着更高的能量密度。但在目前的电池化学中,锂和铅酸类型的电池寿命只能持续几年,并且随着化学反应以及操作和存储条件的变化,会快速衰退。
02工作温度
电池很容易因工作温度波动而影响到其正常运行。电池典型的工作温度范围为 -20至+40℃,但容易发生热失控,从而使得效率降低,甚至可能带来极大的安全隐患。
超级电容器的内阻通常更小,因此以热的形式浪费的能量也非常小。超级电容器基本不会发生化学反应,也大大减小了发生热失控的可能。种种原因使得超级电容器的工作温度范围更广,能达到-40至 +70℃(85),并且拥有更好的热稳定性和效率,可以提高电子产品的安全性和可靠性。
03功率密度
功率密度直接关系到储能技术的充放电倍率和放电时间。从充放电能力来看,超级电容器可选择恒定电流等多种充电方式,并且因其高于电池数倍的功率密度,它们的充电率也更高,可以在分秒之间完成充放电,而电池则需要花费数小时。
04电池管理系统
电池管理系统(BMS)对于确保正确的充电和放电至关重要。这些系统通过监测、控制和优化电池温度、电压、电流、充电状态等来实现这一目标。近年来电池技术越发复杂,应用也越来越广,对安全的要求越来越严格(特别是围绕汽车应用),相应地对电池管理系统的要求也水涨船高。
超级电容器模组技术固有的稳定性,大大减轻了管理系统的复杂程度。超级电容器模组可以预装平衡电路,与 BMS 不同,它们不需要外部控制或监测,使其应用更加简单,成本也更低,克服了充电寿命的限制。
超级电容器VS电池什么时候选择谁?
既然超级电容器和电池各有优点,在实际应用中,我们可以根据对储能的需求选择其一,甚至组合。
01 物联网终端设备
● 高功率密度、小尺寸能量存储,可以满足物联网终端设备数量增长带来的需求。
● 超级电容器寿命是电池的约 2-4 倍,几乎没有热失控风险,符合物联网节点运行寿命要求(2-10 年)。
02 数据中心与工业厂房
● 超级电容器高质量、长寿命及环保的特点,适合数据中心、工业厂房、医疗等任务关键型活动的备用电源应用。
● 对比电池,超级电容器磨损小,无热失控,电池管理系统 BMS 更简单。
03 电子通讯设备
● 超级电容器可用作单一能量存储,或与电池技术组成混合储能系统,可以实现 1+1>2。
● 超级电容器可为电子通讯中,比如移动电话等许多需要短脉冲功率的应用,提供稳定可靠的电源。
05 新能源汽车
● 超级电容器的大功率输出、能接受大电流充放电等特性,结合蓄电池的高能量密度特性,可以更好地满足电动汽车对储能的严苛要求。
● 两者结合可以满足电动汽车内部系统的各种功率需求,分担锂电池功率输出,改善电动汽车寿命,提高效率并节能。
长远来看,超级电容器和电池依旧因其各自的优势在不同领域发光发热,对它们的选择最终还要根据客户的实际需求来决定,但不可否认的是,超级电容器的出现及快速发展,解决了当前一些应用中遇到的困境。伊顿提供多种针对特定应用场合的定制化超级电容器解决方案,产品包括扣式、圆柱体型单体、大型单体、混合型、模组和模组系统,为各行各业日益复杂的储能需求提供更多的选择。
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