超级电容器和电池的区别.doc

电动汽车的电池和超级电容仿真结果表明，省油的混合动力电动汽车可以设计成使用电池或者超级电容，而这是由两者之间的技术成本和使用年限决定的。

摘要电池和超级电容器在纯电动汽车、充电保持型混合动力汽车和插电式混合动力汽车上的电能存贮单元中应用已经被详细地进行了研究。

对于混合动力汽车而言，内燃机和氢燃料电池的使用时作为初级的替代能源来考虑的。

研究重点是锂电池和碳/双层碳超级电容器作为能量存贮技术非常可能应用在未来汽车上。

这项研究的主要结果如下：1）电池和超级电容器的能量密度和功率密度特点对设计纯电动汽车、充电保持型混合动力汽车和插电式混合动力汽车有着足够的吸引力。

2）持续充电，混合动力汽车引擎动力可以被设计成使用电池或者超级电容器从而使燃油经济性改善50%甚至更好。

3）插电式混合动力汽车可以设计成相对较小的锂电池使有效行程在30-60公里的范围内。

对较长的日常驾驶范围（80-150公里）插电式混合动力汽车燃油经济消耗率可以非常高（大于100mpg），因为绝大部分能量（大于75%）通过电流用于驱动汽车。

4）轻度混合动力汽车可以设计使用一个储能容量75-150Wh的超级电容器。

使用超级电容器时的燃油经济性提升要比使用同质量的电池组高10%-15%这是因为超级电容器的高效率和更高效率的引擎运转。

5）用氢燃料电池供能的混合动力汽车可以使用电池组或者超级电容器作为储能器。

仿真结果表明，在同等车重和道路负载情况下，燃料电池汽车的等效燃油经济性是汽油机汽车燃油经济性的2-3倍。

相比一辆引擎驱动的混合动力汽车，氢燃料电池的等效燃油经济性会是它的 1.66-2倍。

关键词：电池组控制策略燃料电池混合动力汽车改善燃油经济性超级电容器I. 引言为了提高传动系统效率，提供比其他道路交通方式更加节省石油能量，世界各地的汽车公司正在开发混合动力和燃料电池引擎。

这些车辆的动力传动系统利用电动机和电能储存器补充引擎输出或者车辆在加速和巡航时燃料电池的补充以及制动时的能量回收。

超级电容与电池的区别超级电容和电池，都是荷电装置，从结构，特性上有着巨大的差别1、荷电原理超级电容：物理荷电电池：化学荷电2、单位超级电容容量单位：法拉（F）C=Q/U电池容量单位：安时（Ah）C=I*t3、以1000法拉的超级电容，充电到5.5V，荷电量如下：Q=C*U=1000*5.5=5500（库伦）如果以10A充电，所需要的时间（注：1A相当于1秒钟流过1库伦的电荷）T=Q/I=5500/10=550（秒）通过以上分析，对1000法拉的超级电容充电，从0V冲到5.5V，需要550秒再转化成电池的容量：C=I*T=10*(550/3600)=1.528(Ah)4、以做功来和电池对比4.1 超级电容从0V到5.5V充电时，其电压上升曲线为：W=U*I*t=(5.5/2)*10*(550/3600)=4.2(Wh)4.2 假如对5.5V的电池充电（当然没有5.5V的电池，我们只是找出和超级电容的关系），因为电池的充电电压上升曲线不是从0V开始，并且上升非常缓慢，见下图：因为电压曲线上升非常缓慢，就以5.5V计算W=U*I*t=5.5*10*(550/3600)=8.4(Wh)5、充电时的动态响应5.1 超级电容从0V充电到5.5V需要550秒其每秒钟的电压上升量为5.5/550=0.01V，即10mV5.2 电池充电，在这550秒钟内，电压上升一般远小于1V，以0.55V计算其每秒钟的电压上升量为0.55/550=0.001V，即1mV以上事例是以10A充电，如果以100A充电，每秒钟的电压变化时0.1V所以对超级电容充电，超级电容的动态响应较快，所以对设备的动态响应速度也有了更高的要求。

所以我们的设备在对超级电容充电时，会出现调整速度过慢，误差较大的现象。

6、内阻的变化。

锂电池与超级电容的对比
说起超级电容，很多人都处于蒙圈状态。

这是个什么东西，和我们的世界有关系么？
首先，我先介绍一下什么是超级电容，超级电容是介于传统电容器和电池之间的一种可以储存电能的装置，因其具有功率高、循环寿命长、安全可靠等特点，被广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域，因而成为近年来重要的储电研究项目。

本文重点对比锂电池与双电层电容。

下表为锂电池与一种超级电容双电层电容的对比。

从表中可以看出，双电层电容器在存储量、使用寿命等方面存在巨大优势，但在能量密度方面也存在极大的缺点，也将成为今后双电层电容器乃至超级电容器的研究焦点。

6.12.1超级电容器与电池的鉴别首先，双电层原理的超级电容器的充放电过程中没有电化学过程。

因此，超级电容器的电压可以释放到零，所以双电层超级电容器在存储过程中超级电容器两端是短接的，也就是说在不用时不希望超级电容器带有电荷或电压。

而蓄电池的电压是不允许释放到零的也不允许正、负电极短接的，这样会造成短路并损坏电池。

因此，仅仅从平时的两个电极是否短接就可以简单的判别出来。

当然，用是否可以放电到零作为区分超级电容器和电池的方法也是行之有效的；第二，从理论上讲由于超级电容器的两个电极是对称的，因此允许反向电压工作，而蓄电池决不允许也不可能反向电压工作；第三，双电层原理的超级电容器的充电过程的电压与电荷之间的关系是线性关系，而电池的电压与电荷之间的关系不是线性关系。

如果是电化学超级电容器与蓄电池之间的鉴别要比双电层原理的超级电容器与蓄电池之间的鉴别困难一些。

其原因是，电化学超级电容器与蓄电池的原理是一样的，所不同的是电化学超级电容器的还有一部分双电层效应作为储能的一部分，如果没有这一点就从本质上不属于超级电容器；如果需要区分电化学超级电容器与蓄电池，可以从能量密度入手。

即电化学超级电容器的储能远低于蓄电池。

因此从放电能力的对比是可以区分出电化学电容器和蓄电池的。

6.12.2 双电层超级电容器与电化学超级电容器的鉴别由于电化学超级电容器的特性与蓄电池非常相像，区鉴别双电层超级电容器和电化学超级电容器的方法与双电层超级电容器与蓄电池的鉴别方法相同，即双电层超级电容器可以将电压释放到零，而电化学超级电容器不允许将端电压释放到零；也可以利用双电层原理超级电容器ESR远低于电化学超级电容器来鉴别是双电层超级电容器还是电化学超级电容器；第三种方法，由于电化学超级电容器在充放电过程中存在电化学反应，相应的能量存储与释放比双电层超级电容器高。

因此，电化学超级电容器的等效法拉数大于双电层超级电容器。

可以从法拉数区分电化学超级电容器与双电层超级电容器。

在能源储存和电力调度的领域，锂电池和超级电容器的应用正在越来越受到关注。

这两种不同的储能技术，各有其独特的特点和优势。

首先，我们来了解一下锂电池。

锂电池是一种使用锂金属或锂合金为负极，使用非水电解质溶液的电池。

它的能量密度高，充电时间短，使用寿命长，因此在便携式电子设备、电动汽车和大型储能设施中得到了广泛应用。

在电力调度的应用中，锂电池可以快速储存和释放电力，有助于稳定电网，减轻电网的负荷。

而超级电容器，又称为电容器储能器，是一种物理储能装置。

它利用极化电解质来储存电能，并具有高功率密度、快速充放电、循环寿命长、工作温度范围广等优点。

在电力调度的应用中，超级电容器可以提供瞬时大功率输出，应对电网中的瞬时波动，提高电力质量。

在调频方面，锂电池和超级电容器都有其独特的作用。

调频是指通过调整电力系统的频率来保持电力系统的稳定。

在这个过程中，锂电池和超级电容器都可以提供快速的电力支持，帮助系统稳定运行。

首先，锂电池在调频方面的应用主要依赖于其快速充放电的能力。

在系统需要增加电力供应时，锂电池可以迅速释放储存的电能，提供稳定的电力支持。

而在系统电力过剩时，锂电池又可以快速充电，储存多余的电能。

这种快速充放电的能力使得锂电池在调频过程中能够发挥重要的作用。

其次，超级电容器在调频方面的应用则主要依赖于其高功率密度的特性。

超级电容器可以提供瞬时的大功率输出，应对系统中的瞬时波动。

在系统需要增加电力供应时，超级电容器可以迅速释放储存的电能，提供稳定的电力支持。

而在系统电力过剩时，超级电容器又可以快速充电，储存多余的电能。

这种高功率密度的特性使得超级电容器在调频过程中同样具有重要的作用。

综上所述，锂电池和超级电容器在电力调度和调频方面都具有重要的作用。

未来随着储能技术的不断发展，这两种储能技术将会得到更加广泛的应用和发展。

锂电池与超级电容的对比
说起超级电容，很多人都处于蒙圈状态。

这是个什么东西，和我们的世界有关系么？
首先，我先介绍一下什么是超级电容，超级电容是介于传统电容器和电池之间的一种可以储存电能的装置，因其具有功率高、循环寿命长、安全可靠等特点，被广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域，因而成为近年来重要的储电研究项目。

本文重点对比锂电池与双电层电容。

下表为锂电池与一种超级电容双电层电容的对比。

从表中可以看出，双电层电容器在存储量、使用寿命等方面存在巨大优势，但在能量密度方面也存在极大的缺点，也将成为今后双电层电容器乃至超级电容器的研究焦点。

锂电池与超级电容的对比
说起超级电容，很多人都处于蒙圈状态。

这是个什么东西，和我们的世界有关系么?
首先，我先介绍一下什么是超级电容,超级电容是介于传统电容器和电池之间的一种可以储存电能的装置，因其具有功率高、循环寿命长、安全可靠等特点，被广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域，因而成为近年来重要的储电研究项目.本文重点对比锂电池与双电层电容。

下表为锂电池与一种超级电容双电层电容的对比。

从表中可以看出,双电层电容器在存储量、使用寿命等方面存在巨大优势，但在能量密度方面也存在极大的缺点，也将成为今后双电层电容器乃至超级电容器的研究焦点。

电池与超级电容器的能量存储机制及应用能源是人类生存发展的基础。

以化石能源为主的传统能源的短缺和对环境的污染问题日益突出，因此新能源的开发和利用备受瞩目。

而在新能源领域中，电池和超级电容器作为两种重要的储能设备，其储能能力和应用价值也逐渐受到重视。

本文将重点介绍电池和超级电容器的能量存储机制及其在不同领域中的应用。

一、电池的能量存储机制电池是一种可以将化学能转换为电能储存起来的装置。

电池的主要部分包括电解液、正极、负极和隔膜等组件。

电池正负极不同材料之间经过化学反应，就会产生电势差并随之产生电流，实现能量的转换和储存。

不同类型的电池其能量存储机制也有所不同。

下面就国内应用相对较广的锂离子电池为例，简单介绍其能量存储机制。

锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和无记忆效应等优点，已经广泛应用于移动电源、电动车辆和储能系统等领域。

锂离子电池的储能机制是通过将锂离子在电极材料（正极为LiCoO2，负极为石墨）中的嵌入和脱出来实现。

在充电过程中，锂离子从正极材料中向负极材料中嵌入，同时释放出电子，形成了锂金属和氧气；在放电过程中，锂离子从负极材料中向正极材料中脱出，同时接受了电子，通过电路流动靠近正极。

锂离子电池的储能机制是一个可逆过程，通过周期性的充、放电可以实现对电荷的转换和储存。

二、超级电容器的能量存储机制超级电容器是一种普遍应用于高功率和长寿命场合的电化学储能装置。

它具有能量密度低、功率密度高、循环寿命长和快速充放电能力等优点。

超级电容器的能量存储机制是通过电极材料表面所进行的离子吸附/脱附实现。

超级电容器的电极材料是一种多孔材料，它通过吸附电荷，从而存储能量的。

与电池最大的不同就是它的电极材料是物理吸附电荷，而电池是通过化学反应来吸附电荷。

超级电容器的电极材料比电池的电极材料更加透气，离子交换更加快速，从而可以实现较高的功率密度。

但是由于超级电容器的电容存储机制，使其能量密度远低于锂离子电池和燃料电池。

深圳市时代动力科技开发有限公司蓄电池与超级电容性能和应用分析目前，主要的储能装置有两大类，蓄电池和超级电容；一、概述蓄电池是较为传统的储能电池，按正极材料可分以下几类：铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池、镍锌电池、锂电池。

技术发展到今天，以磷酸铁锂为正极材料的锂离子电池代表了当前最先进、能够大功率应用的动力蓄电池。

在汽车、轨道车辆等方面应用较为广泛。

超级电容又叫双电层电容器，是20世纪七八十年代发展起来的一种新型储能装置，结构上同普通电解电容非常相似，属于双电层电容器。

但由于采用活性炭多孔电极和电解质组成了双电层结构，加上极小的电极间隙，可以获得超大的容量，可达80000F。

目前正处于快速成长期。

它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。

表1蓄电池和超级电容的特性对比深圳市时代动力科技开发有限公司二、工程应用的主要考量指标1、能量密度：单位重量所储存的总能量多少，与材料有关。

综合重量和能量密度，就可以判断其是否可以作为纯动力源。

2、功率密度：单位重量在放电时可以以何种速率进行能量输出，表征其放电输出特性。

功率密度高，瞬态释放能量高，在高功率输出的时候特别有用。

3、循环次数：充放电次数，决定了使用寿命和维护成本。

4、重量体积：决定了其安装和移动性。

图1能量密度和功率密度Ragone图，*参考：汽油的能量密度约为123Wh/kg 由图可知，超级电容的能量密度低，可以进行短时短线供能，若通过多个超级电容串并联，可以提高总能量，但会同时带来重量、体积的增加。

超级电容功率密度很高，可以提供瞬时高峰能量吸收和输出，特别适合车辆的起动和制动。

蓄电池循环寿命比超级电容低很多，但是在能量密度上具有非常好的优势，特别适用于有限空间的应用，如轨道车辆。

深圳市时代动力科技开发有限公司三、工程应用的优缺分析1、蓄电池优点在于：1）单体电压高、能量密度高，适当的重量和体积能带来较大的能量输出。

2）在额定充放电倍率，使用次数和循环寿命较长。

超级电容特点江苏省泗阳县李口中学沈正中超级电容（也称充电电容，又叫黄金电容、法拉电容、双电层电容、电容电池）是近几年才批量生产的一种无源器件，介于电池与普通电容之间，它具有电容的大电流快速充放电、功率密度大、使用寿命长、温度特性好、免维护、节约能源和绿色经济环保等优点。

同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，放电时利用移动导体间的电子（而不依靠化学反应）释放电流，从而为设备提供电源。

超级电容的容量比通常的电容器大得多。

它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种，其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。

一、超级电容器特性：1. 体积小，容量大，电容量比同体积电解电容容量大30～40倍；2. 充电速度快，充电几十秒到几分钟就能达到额定容量的95%；3. 可大电流放电；4. 充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，真正免维护；5. 失效开路，过电压不击穿，安全可靠；6. 超长寿命，可长达40万小时以上；7. 电压类型：单体电压一般在2.3V～3.0V左右；8. 容量范围：0.1F～1000F。

二、超级电容与电池比较：1. 超低串联等效电阻，功率密度是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电，（一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上）；2. 超长寿命，充放电50万次以上，是Li-Ion电池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd电池的1000倍，如果对超级电容每天充放电20次，连续使用可达68年；3. 可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应；4. 免维护，可密封；5. 温度范围宽-40℃～+70℃，一般电池是-20℃～60℃。

6. 不存在过充、过放，12V蓄电池满充电压14.4V，放电截止电压10.5V左右，过充、过放都会损伤电池；而如果是12V的法拉电容，因为放电曲线是线性的，充满最高电压12V，放电至0V才算是放完。

锂电池与超级电容的对比
说起超级电容，很多人都处于蒙圈状态。

这是个什么东西，和我们的世界有关系么？
首先，我先介绍一下什么是超级电容，超级电容是介于传统电容器和电池之间的一种可以储存电能的装置，因其具有功率高、循环寿命长、安全可靠等特点，被广泛应用于混合电动汽车、大功率输出设备等多个领域，因而成为近年来重要的储电研究项目。

本文重点对比锂电池与双电层电容。

下表为锂电池与一种超级电容双电层电容的对比。

从表中可以看出，双电层电容器在存储量、使用寿命等方面存在巨大优势，但在能量密度方面也存在极大的缺点，也将成为今后双电层电容器乃至超级电容器的研究焦点。

超级电容的容量比通常的电容器大得多。

由于其容量很大,对外表现和电池相同,因此也有称作“电容电池”。

超级电容属于双电层电容器,它是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种,其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。

超级电容器原理电化学双层电容器(EDLC)因超级电容器被我们所熟知。

超级电容器利用静电极化电解溶液的方式储存能量。

虽然它是一个电化学器件,但它的能量储存机制却一点也不涉及化学反应。

这个机制是高度可逆的,它允许超级电容器充电放电达十万甚至数百万次。

超级电容器可以被视为在两个极板外加电压时被电解液隔开的两个互不相关的多孔板。

对正极板施加的电势吸引电解液中的负离子,而负面板电势吸引正离子。

这有效地创建了两个电荷储层,在正极板分离出一层,并在负极板分离出另外一层。

传统的电解电容器存储区域来自平面,导电材料薄板。

高电容是通过大量的材料折叠。

可能通过进一步增加其表面纹理,进一步增加它的表面积。

过去传统的电容器用介质分离电极,这些介质多数为:塑料,纸或薄膜陶瓷。

电介质越薄,在空间受限的区域越可以获得更多的区域。

可以实现对介质厚度的表面面积限制的定义。

超级电容器的面积来自一个多孔的碳基电极材料。

这种材料的多孔结构,允许其面积接近2000平方米每克,远远大于通过使用塑料或薄膜陶瓷。

超级电容器的充电距离取决于电解液中被吸引到电极的带电离子的大小。

这个距离(小于10埃)远远小于通过使用常规电介质材料的距离。

巨大的表面面积的组合和极小的充电距离使超级电容器相对传统的电容器具有极大的优越性。

超级电容器内部结构超级电容器结构上的具体细节依赖于对超级电容器的应用和使用。

由于制造商或特定的应用需求,这些材料可能略有不同。

所有超级电容器的共性是,他们都包含一个正极,一个负极,及这两个电极之间的隔膜,电解液填补由这两个电极和隔膜分离出来的两个的孔隙。

图1. 超级电容器结构超级电容器的部件从产品到产品可以有所不同。

电化学储能技术中的超级电容器电化学储能技术早在1990年代就开始了，但直到最近几年才开始普及。

超级电容器是其中一个重要部分，中文里也称为超级电容器或电化学电容器。

和传统的电池不同，超级电容器可以快速地储存和释放能量，以及具有很长的使用寿命和高的效率。

一、超级电容器的原理和发展历史超级电容器是基于电荷积累原理的。

原理非常简单，就是两个电极之间通过电解质相互联系，作为介质进行电荷的储存，具有储能和快速放电的特性，并具有长寿命和可重复使用的优点。

超级电容器在1860年就被发明了。

在变电站和其他大电容器中使用铝箔和电解液充当超级电容器，是一种广泛使用的电子元件。

1957年，一款高电容电池产品问世，将超级电容器应用于商业产品，飞利浦是其中一家，该产品被称为电容性电池电解质。

充电、放电和移动商品储备金的商业应用被广泛实施。

1991年，Ning Pan博士在南加利福尼亚大学发明了超级电容器的一种新型，开创了第一代炭电容器。

比起传统的电化学电容器，新型电容器充放电速度更快，能量密度更高。

自那以后，超级电容器在各个领域得到快速的发展。

二、超级电容器与传统电池的区别传统电池使用化学能储存能量，通过化学反应才能释放能量。

电池储存能量的容量是电化学反应的结果。

电池的储能量密度更高，但充电和放电速度较慢。

而超级电容器使用电场来储存能量，极板的间距和吸附体系确定了储能量。

超级电容器的储能效率较高，充电和放电速度非常快。

三、超级电容器的应用1. 光伏发电与储能系统。

超级电容器可以在短时间内存储大量的电量，并在光伏发电过程中平衡电流，解决电压波动和突发负载等问题。

2. 汽车领域。

超级电容器可以作为汽车能量储存单元，用于启动、加速、导航等电子器件，同时因为其长寿命和高效性能具备了较强的市场竞争力。

3. 船舶领域。

使用超级电容器来平衡电力系统负载和稳定船舶行驶，可以大大提高船舶的运营效率。

4. 其他领域。

超级电容器也可以用于通信和智能电网系统，甚至在简单的家庭电器中也有应用。