相對(duì)鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰離子電池,超級(jí)電容具有節(jié)能、超長使用壽命、安全、環(huán)保、寬溫度范圍、充電快速、無需人工維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹超級(jí)電容與其他儲(chǔ)能產(chǎn)品的性能比較,例如與各種電池的比較,替代的可能性。
之所以叫超級(jí)電容,是因?yàn)槌?jí)電容的容值都是法拉級(jí)的,且可以很快提供一個(gè)充放電,這是傳統(tǒng)的電容或者電池做不到的。下面介紹了各種產(chǎn)品不同的應(yīng)用范圍,橫坐標(biāo)是能流密度,縱坐標(biāo)是能量密度,從中可以看到哪個(gè)地方是電池的應(yīng)用范圍,哪個(gè)地方是傳統(tǒng)電容的應(yīng)用范圍,哪一塊是超級(jí)電容的應(yīng)用范圍。
我們知道電池的充放電大概在1小時(shí)到10個(gè)小時(shí)左右,而傳統(tǒng)電容是作為濾波使用的,充放電是在0.03秒,但是超級(jí)電容就在1秒左右,基本上是從0.1秒到10秒,這正是汽車比如剎車起動(dòng)的時(shí)候要用的,當(dāng)然任何的設(shè)備比如風(fēng)能變槳系統(tǒng),變槳的時(shí)候要提供能量也是在這個(gè)時(shí)間段。超級(jí)電容的能流密度和能量密度都非常高。超級(jí)電容是用物理的方法儲(chǔ)能,電池是用化學(xué)反應(yīng)的方法來儲(chǔ)能,所以電池的反應(yīng)時(shí)間會(huì)很長,超級(jí)電容可以快速的充放電,這是它的根本原因,也是超級(jí)電容的性能優(yōu)勢(shì)之所在。
傳統(tǒng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)是使用鉛酸電池。以風(fēng)力發(fā)電為例,有風(fēng)時(shí)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電,無風(fēng)時(shí)由儲(chǔ)能系統(tǒng)供電。當(dāng)電源斷開進(jìn)行切換時(shí),鉛酸電池需要十幾秒的反應(yīng)時(shí)間。這時(shí)便可由超級(jí)電容進(jìn)行輔助。由于超級(jí)電容是將電荷儲(chǔ)存起來,可以快速的補(bǔ)充和釋放,而電池則需要經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)的方式進(jìn)行充放電。在這十幾秒的時(shí)間里,超級(jí)電容可以提供短時(shí)間的能量,保證電源穩(wěn)定。超級(jí)電容可以工作在在-40℃~65℃之間,可以覆蓋PC -20℃~60℃的工作溫度范圍和電池0℃~50℃的工作溫度。超級(jí)電容是功率密集元件,但放電時(shí)間較短,電池是能量密集型元件,放電時(shí)間較長。
超級(jí)電容的應(yīng)用主要是用作備用電源和提供峰值功率。超級(jí)電容用作備用電源時(shí),具有高可靠性、免維護(hù)、長壽命和寬工作溫度范圍的特點(diǎn)。由于超級(jí)電容能夠進(jìn)行高功率的充放電,所以可以將火車,城市輕軌的剎車能量儲(chǔ)存起來,加速時(shí)提供峰值功率,或者可以在吊車起吊時(shí),電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)提供峰值功率。