超級(jí)電容器和電池，到底該 Pick 誰(shuí)？

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

超級(jí)電容器VS電池在儲(chǔ)能應(yīng)用上的關(guān)鍵參數(shù)有何不同?

01充放電

超級(jí)電容器在充放電過(guò)程中基本不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),不使用重金屬,且這種儲(chǔ)能過(guò)程是可逆的。正因如此,超級(jí)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(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次,循環(huán)壽命長(zhǎng)、更加環(huán)保清潔。

電池儲(chǔ)能更多是化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程,相比基于電容器的靜電儲(chǔ)能,有著更高的能量密度。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(xù)幾年,并且隨著化學(xué)反應(yīng)以及操作和存儲(chǔ)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(yùn)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(jí)電容器的內(nèi)阻通常更小,因此以熱的形式浪費(fèi)的能量也非常小。超級(jí)電容器基本不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),也大大減小了發(fā)生熱失控的可能。種種原因使得超級(jí)電容器的工作溫度范圍更廣,能達(dá)到-40至 +70℃(85),并且擁有更好的熱穩(wěn)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(chǔ)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(jí)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?cái)?shù)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(fèi)數(shù)小時(shí)。

04電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)(BMS)對(duì)于確保正確的充電和放電至關(guān)重要。這些系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)測(cè)、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(xiàn)這一目標(biāo)。近年來(lái)電池技術(shù)越發(fā)復(fù)雜,應(yīng)用也越來(lái)越廣,對(duì)安全的要求越來(lái)越嚴(yán)格(特別是圍繞汽車(chē)應(yīng)用),相應(yīng)地對(duì)電池管理系統(tǒng)的要求也水漲船高。

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

超級(jí)電容器VS電池什么時(shí)候選擇誰(shuí)?

既然超級(jí)電容器和電池各有優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際應(yīng)用中,我們可以根據(jù)對(duì)儲(chǔ)能的需求選擇其一,甚至組合。

01 物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備

● 高功率密度、小尺寸能量存儲(chǔ),可以滿足物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備數(shù)量增長(zhǎng)帶來(lái)的需求。

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

02 數(shù)據(jù)中心與工業(yè)廠房

● 超級(jí)電容器高質(zhì)量、長(zhǎng)壽命及環(huán)保的特點(diǎn),適合數(shù)據(jù)中心、工業(yè)廠房、醫(yī)療等任務(wù)關(guān)鍵型活動(dòng)的備用電源應(yīng)用。

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

03 電子通訊設(shè)備

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

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

05 新能源汽車(chē)

● 超級(jí)電容器的大功率輸出、能接受大電流充放電等特性,結(jié)合蓄電池的高能量密度特性,可以更好地滿足電動(dòng)汽車(chē)對(duì)儲(chǔ)能的嚴(yán)苛要求。

● 兩者結(jié)合可以滿足電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部系統(tǒng)的各種功率需求,分擔(dān)鋰電池功率輸出,改善電動(dòng)汽車(chē)壽命,提高效率并節(jié)能。

長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,超級(jí)電容器和電池依舊因其各自的優(yōu)勢(shì)在不同領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱,對(duì)它們的選擇最終還要根據(jù)客戶的實(shí)際需求來(lái)決定,但不可否認(rèn)的是,超級(jí)電容器的出現(xiàn)及快速發(fā)展,解決了當(dāng)前一些應(yīng)用中遇到的困境。伊頓提供多種針對(duì)特定應(yīng)用場(chǎng)合的定制化超級(jí)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(tǒng),為各行各業(yè)日益復(fù)雜的儲(chǔ)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(xiàn)在還是未來(lái),我們承諾誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)、可持續(xù)發(fā)展和幫助客戶更好地管理動(dòng)力。在電氣化和數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)的助力下,我們正在加速推進(jìn)全球向可再生能源轉(zhuǎn)型,幫助解決最緊迫的動(dòng)力管理挑戰(zhàn),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(jì)。2021 年,伊頓公司銷(xiāo)售額達(dá) 196 億美元,業(yè)務(wù)遍布 170 多個(gè)國(guó)家。

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

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