超级电容器与锂离子电池的区别

今天很荣幸在这给大家分享一下我们组经过两周的交流和学习后关于一些超级电容器相关的一些基础知识，我在我们组主要是负责比较超级电容器和锂离子电池的一些基本认识以及它们的一些优势和劣势，还有就是在一些领域的应用。尽管我们在收集材料时已经做了很大的努力，也花了很大的时间，但基于时间和基础知识的关系其中也存在着一些的不足之处，也请各位同学和老师可以谅解同时也欢迎各位老师同学给予纠正。

首先呢我也知道也有不少的组呢选择了锂离子电池，所以我要先强调无论是锂离子电池还是超级电容器它们都是无数科学家的汗水和智慧的结晶，所以它们在不同的领域各自发挥着它们不同的作用，所以此次报告我也只是从客观因素上对二者在一些性能上做一些阐述，并非因我们组选择超级电容器就否定锂离子电池对人类和社会的贡献。

超级电容器与锂离子电池的区别

两种电子器件的基础知识。

1.超级电容器（supercapacitor,ultracapacitor），又叫双电层电容器(Electrical

Double-Layer Capacitor)、电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC), 黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板，在极板上加电，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近。

2.锂离子电池:是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来

工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态;放电时则相反。电池一般采用含有锂元素

的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。

两种电子器件的工作原理。

1.超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，

与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。

2.锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，

这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，用插入或脱插表示）。在同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极脱插，被形象地称为“摇椅电池”。

两种电子器件的成本及应用方向

成本比较:相符成本地，超级电容器价格比铅酸电池高1倍，但寿命是电池10倍。

2、智能表（智能电表、智能水表、智能煤气表、智能热量表）作电磁阀的启动电源

3、太阳能警示灯，航标灯等太阳能产品中代替充电电池。

4、手摇发电手电筒等小型充电产品中代替充电电池。

5、电动玩具电动机、语音IC、LED发光器等小功率电器的驱动电源。

超级电容器是介于传统电容器和蓄电池之间的一种新型储能装置,它具有功率密度大、容量大、使用寿命长、免维护、经济环保等优点。

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锂离子电池的应用方向：主要有便携式电子产品，电动交通工具，大型动力电源，一次性充电储能领域等。

两种电子器件的优劣：

超级电容器的优劣：

优点：

在很小的体积下达到法拉级的电容量；

无须特别的充电电路和控制放电电路；

和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响；

从环保的角度考虑，它是一种绿色能源；。

缺点：

如果使用不当会造成电解质泄漏等现象；

和铝电解电容器相比，它内阻较大，因而不可以用于交流电路。

锂离子电池的优劣;

优点;

①能量密度高，其体积能量密度和质量能量密度分别可达450W.h/dm3 和

150W.h/kg，而且还在不断提高。

②平均输出电压高(约3.6V)，为Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍。

③输出功率大。

④自放电小，每月10%以下，不到Ni-Cd、Ni-MH的一半。。

⑥可快速充放电，1C充电时容量可达标称容量的80%以上。

⑦充电效率高，第1次循环后基本上为100%。

⑧工作温度范围宽，-30～+45℃，随着电解质和正极的改进，期望能拓

宽到-40～+70℃，低温有可能拓展到-60℃。

⑪对环境较为“友好”，称为绿色电池。

⑫使用寿命长，100% DOD充放电可达900次以上(图1-3)『3』;当采用浅深度(30%DOD)充放电时，循环次数已经超过了5000次。

缺点：

①成本高，主要是正极材料LiCOO2 的价格高，随着正极技术的不断发展，可以采用LiMn2O4、LiFePO4 等为正极，从而有望大大降低锂离子电池的成本；

②必须有特殊的保护电路，以防止过充或过放；

同其优点相比，这些缺点不成为主要问题，特别是用于一些高科技、高附加值产品中，因此应用范围非常广泛。

两种电子器件的普及型: 二者都是较为常用的储能设备，在不同的领域起着各自不同的作用，特别是在集成电路领域中二者更是发挥了巨大的作用。