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得交流与学习后关于一些超级电容器相关得一些基础知识,我在我们组主要就是负责比较超级电容器与锂离子电池得一些基本认识以及它们得一些优势与劣势,还有就就是在一些领域得应用。

尽管我们在收集材料时已经做了很大得努力,也花了很大得时间,但基于时间与基础知识得关系其中也存在着一些得不足之处,也请各位同学与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得组呢选择了锂离子电池,所以我要先强调无论就是锂离子电池还就是超级电容器它们都就是无数科学家得汗水与智慧得结晶,所以它们在不同得领域各自发挥着它们不同得作用,所以此次报告我也只就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与社会得贡献。

超级电容器与锂离子电池得区别
两种电子器件得基础知识。

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。

它就是一种电化学元件,但在其储能得过程并不发生化学反应,这种储能过程就是可逆得,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得两个无反应活性得多孔电极板,在极板上加电,正极板吸引电解质中得负离子,负极板吸引正离子,实际上形成两个容性存储层,被分离开得正离子在负极板附近,负离子在正极板附近。

2.锂离子电池:就是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极与负极之间移动
来工作。

在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入与脱嵌: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得材料作为电极,就是现代高性能电池得代表。

两种电子器件得工作原理。

1.超级电容器就是利用双电层原理得电容器。

当外加电压加到超级电容器得两个极板上时,
与普通电容器一样,极板得正电极存储正电荷,负极板存储负电荷,在超级电容器得两极板上电荷产生得电场作用下,在电解液与电极间得界面上形成相反得电荷,以平衡电解液得内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间得接触面上,以正负电荷之间极短间隙排列在相反得位置上,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,以含锂得化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,这
就就是锂离子电池。

锂离子电池就是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池得总称。

锂离子电池得充放电过程,就就是锂离子得嵌入与脱嵌过程。

在锂离子得嵌入与脱嵌过程中,用插入或脱插表示)。

在同时伴随着与锂离子等当量电子得嵌入与脱嵌充放电过程中,锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌与插入/(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”。

两种电子器件得成本及应用方向
成本比较:相符成本地,超级电容器价格比铅酸电池高1倍,但寿命就是电池10倍。

2、智能表(智能电表、智能水表、智能煤气表、智能热量表)作电磁阀得启动电源
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得驱动电源。

超级电容器就是介于传统电容器与蓄电池之间得一种新型储能装置,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。

6、电动汽车快速启动
7、电力系统电网改造户外开关
8、风力发电海上风机
锂离子电池得应用方向: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。

两种电子器件得优劣:
超级电容器得优劣:
优点:
在很小得体积下达到法拉级得电容量;
无须特别得充电电路与控制放电电路;
与电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响;
从环保得角度考虑,它就是一种绿色能源;。

缺点:
如果使用不当会造成电解质泄漏等现象;
与铝电解电容器相比,它内阻较大,因而不可以用于交流电路。

锂离子电池得优劣;
优点;
①能量密度高,其体积能量密度与质量能量密度分别可达450W、h/dm3 与
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电池得3倍。

③输出功率大。

④自放电小,每月10%以下,不到Ni-Cd、Ni-MH得一半。

⑥可快速充放电,1C充电时容量可达标称容量得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℃,随着电解质与正极得改进,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,主要就是正极材料LiCOO2 得价格高,随着正极技术得不断发展,可以采用LiMn2O4、LiFePO4 等为正极,从而有望大大降低锂离子电池得成本;
②必须有特殊得保护电路,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,特别就是用于一些高科技、高附加值产品中,因此应用范围非常广泛。

两种电子器件得普及型: 二者都就是较为常用得储能设备,在不同得领域起着各自不同得作用,特别就是在集成电路领域中二者更就是发挥了巨大得作用。