超级电容器与电池的区别是什么？

超级电容器 vs 电池

将超级电容器与锂离子电池进行比较，就像将短跑运动员与马拉松选手进行比较。

两者都起到存储能量的作用，但它们各有优缺点。

什么是超级电容器？

超级电容器通过静电和电化学两种机制来存储能量。

在静电存储中，电荷在电极-电解质界面处分离，并形成离子的电双层。这种双层电容不通过化学反应在电池中储存能量。

这样的能量可以在需要时马上释放。电化学机制涉及氧化还原反应，通过电解质和电极之间的离子移动来积累电荷。

超级电容器可以根据其预期的应用，利用一种或两种机制。

什么是锂离子电池？

锂离子电池是最常见的可充电电池类型。电池通过电化学过程储存电并将电转换为化学能，再根据需要转回电。由于锂离子电池具有最高的体积和重量能量密度，适合用于便携的高能量密度存储系统。从电动车到智能手机和笔记本电脑，锂离子电池被应用于各类设备中。

超级电容器与锂离子电池的优缺点

• 能量密度：与传统电池相比，超级电容器单位体积或重量的能量储存量要小得多。在电动车中，能量密度会转化为每次充电的行驶距离。因此，对于需要大规模能量存储的应用，电池更为适合。
  
• 功率密度：由于超级电容器可以在短时间内提供大量能量，它们非常适合需要快速供电的应用。电动车的快速加速和相机的闪光灯就是这样的应用。
  
• 自放电：与超级电容器相比，电池的自放电率要低得多。因此，电池更适合需要长时间能量存储而无需频繁充电的应用。
  
• 寿命：由于化学反应会腐蚀其组件，超级电容器可处理超过1,000,000次充放电循环，而普通电池通常只能承受约2,000到3,000次循环。
  
• 成本：由于组件成本和电力的快速放电导致可能效率不高，超级电容器的每瓦成本较高。
  
  
• 可持续性：锂离子电池所需的锂、镍、钴的开采伴随着废物和污染的环境问题。相反，超级电容器可以使用更可再生、更环保、更易回收的材料，如来自生物质的活性炭。

哪种技术更优？

选择超级电容器或电池取决于所用的应用。两者都提供了巨大的价值，有时一起使用效果更佳。

例如，为巴士配备两者时：

• 加速时：超级电容器即时提供大量电力。
• 维持稳定速度时：电池接管电力供应。

不过，对于电池和超级电容器的研究仍需进行大量工作。研究的重点包括以下几个方面：

• 提高能量密度
• 增加放电容量
• 增强循环耐久性
• 提高安全性

通过这些研究，可以找到新材料和化学物质，进一步提升电池和超级电容器的性能。

超级电容器与电池研究的分析仪器

在马尔文·帕纳利特公司，我们为研究人员和制造商提供了一系列可靠、精确、通用的工具，以帮助他们开发性能高且环境足迹更低的电池和超级电容器。

例如，Zetium和Epsilon系列荧光X射线分析仪可用于分析阴极、阳极、电解质材料的元素组成和杂质。

马斯特犽系列和泽塔司照进阶版系列能够实现粒径和粒径分布的粒子特性评估。

Empyrean和密集型的Aeris的X射线衍射仪可用于分析因晶体缺陷而影响电池性能的超级电容器和电池材料。有关马尔文·帕纳利特公司如何帮助加速能量存储材料研究的详细信息，请参阅此页。