超級電容器和電池，到底該 Pick 誰(shuí)？

電池和超級電容器因其通常都被應用為儲能元器件,而被經(jīng)常拿來(lái)一起比較,但在儲能的關(guān)鍵參數、電池管理系統等方面存在的諸多差異,帶來(lái)了應用上的選擇“此”而不選擇“彼”,甚至是“兩者都要”。

超級電容器VS電池在儲能應用上的關(guān)鍵參數有何不同?

01充放電

超級電容器在充放電過(guò)程中基本不發(fā)生化學(xué)反應,不使用重金屬,且這種儲能過(guò)程是可逆的。正因如此,超級電容器的一個(gè)主要特性就是其充電能力沒(méi)有實(shí)際限制,可以反復充放電數十萬(wàn)次,循環(huán)壽命長(cháng)、更加環(huán)保清潔。

電池儲能更多是化學(xué)反應的過(guò)程,相比基于電容器的靜電儲能,有著(zhù)更高的能量密度。但在目前的電池化學(xué)中,鋰和鉛酸類(lèi)型的電池壽命只能持續幾年,并且隨著(zhù)化學(xué)反應以及操作和存儲條件的變化,會(huì )快速衰退。

02工作溫度

電池很容易因工作溫度波動(dòng)而影響到其正常運行。電池典型的工作溫度范圍為 -20至+40℃,但容易發(fā)生熱失控,從而使得效率降低,甚至可能帶來(lái)極大的安全隱患。

超級電容器的內阻通常更小,因此以熱的形式浪費的能量也非常小。超級電容器基本不會(huì )發(fā)生化學(xué)反應,也大大減小了發(fā)生熱失控的可能。種種原因使得超級電容器的工作溫度范圍更廣,能達到-40至 +70℃(85),并且擁有更好的熱穩定性和效率,可以提高電子產(chǎn)品的安全性和可靠性。

03功率密度

功率密度直接關(guān)系到儲能技術(shù)的充放電倍率和放電時(shí)間。從充放電能力來(lái)看,超級電容器可選擇恒定電流等多種充電方式,并且因其高于電池數倍的功率密度,它們的充電率也更高,可以在分秒之間完成充放電,而電池則需要花費數小時(shí)。

04電池管理系統

電池管理系統(BMS)對于確保正確的充電和放電至關(guān)重要。這些系統通過(guò)監測、控制和優(yōu)化電池溫度、電壓、電流、充電狀態(tài)等來(lái)實(shí)現這一目標。近年來(lái)電池技術(shù)越發(fā)復雜,應用也越來(lái)越廣,對安全的要求越來(lái)越嚴格(特別是圍繞汽車(chē)應用),相應地對電池管理系統的要求也水漲船高。

超級電容器模組技術(shù)固有的穩定性,大大減輕了管理系統的復雜程度。超級電容器模組可以預裝平衡電路,與 BMS 不同,它們不需要外部控制或監測,使其應用更加簡(jiǎn)單,成本也更低,克服了充電壽命的限制。

超級電容器VS電池什么時(shí)候選擇誰(shuí)?

既然超級電容器和電池各有優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際應用中,我們可以根據對儲能的需求選擇其一,甚至組合。

01 物聯(lián)網(wǎng)終端設備

●   高功率密度、小尺寸能量存儲,可以滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)終端設備數量增長(cháng)帶來(lái)的需求。

●   超級電容器壽命是電池的約 2-4 倍,幾乎沒(méi)有熱失控風(fēng)險,符合物聯(lián)網(wǎng)節點(diǎn)運行壽命要求(2-10 年)。

02 數據中心與工業(yè)廠(chǎng)房

●   超級電容器高質(zhì)量、長(cháng)壽命及環(huán)保的特點(diǎn),適合數據中心、工業(yè)廠(chǎng)房、醫療等任務(wù)關(guān)鍵型活動(dòng)的備用電源應用。

●   對比電池,超級電容器磨損小,無(wú)熱失控,電池管理系統 BMS 更簡(jiǎn)單。

03 電子通訊設備

●   超級電容器可用作單一能量存儲,或與電池技術(shù)組成混合儲能系統,可以實(shí)現 1+1>2。

●   超級電容器可為電子通訊中,比如移動(dòng)電話(huà)等許多需要短脈沖功率的應用,提供穩定可靠的電源。

05 新能源汽車(chē)

●   超級電容器的大功率輸出、能接受大電流充放電等特性,結合蓄電池的高能量密度特性,可以更好地滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)對儲能的嚴苛要求。

●   兩者結合可以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)內部系統的各種功率需求,分擔鋰電池功率輸出,改善電動(dòng)汽車(chē)壽命,提高效率并節能。

長(cháng)遠來(lái)看,超級電容器和電池依舊因其各自的優(yōu)勢在不同領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱,對它們的選擇最終還要根據客戶(hù)的實(shí)際需求來(lái)決定,但不可否認的是,超級電容器的出現及快速發(fā)展,解決了當前一些應用中遇到的困境。伊頓提供多種針對特定應用場(chǎng)合的定制化超級電容器解決方案,產(chǎn)品包括扣式、圓柱體型單體、大型單體、混合型、模組和模組系統,為各行各業(yè)日益復雜的儲能需求提供更多的選擇。

關(guān)于伊頓(EATON)

伊頓作為一家智能動(dòng)力管理公司,致力于改善人類(lèi)生活品質(zhì)并提升環(huán)境質(zhì)量。無(wú)論是現在還是未來(lái),我們承諾誠信經(jīng)營(yíng)、可持續發(fā)展和幫助客戶(hù)更好地管理動(dòng)力。在電氣化和數字化發(fā)展趨勢的助力下,我們正在加速推進(jìn)全球向可再生能源轉型,幫助解決最緊迫的動(dòng)力管理挑戰,為我們的利益相關(guān)方及社會(huì )創(chuàng )造更多價(jià)值。伊頓公司成立自 1911 年,于紐交所上市已近一個(gè)世紀。2021 年,伊頓公司銷(xiāo)售額達 196 億美元,業(yè)務(wù)遍布 170 多個(gè)國家。

伊頓公司于 1993 年進(jìn)入中國市場(chǎng),此后迅速發(fā)展其中國業(yè)務(wù)。2004 年,公司亞太區總部從香港搬至上海。在中國,伊頓公司現有約 8,000 名員工和 19 家生產(chǎn)基地。

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