當談到未來汽車能源解決方案會如何演進這個話題時，Elon Musk曾表示對燃料電池并不看好，卻對超級電容青睞有加（原話：If I were to make a prediction, I’d think there’s a good chance that it is not batteries, but super-capacitors）。而鋰電池作為目前電動汽車最主流的ESS解決方案暫時還未感受到來自超級電容的威脅。本文嘗試將當前技術水平下的超級電容與鋰電池進行比較，從而對超級電容的特性有一個初步的輪廓了解。

• 定性認知

首先從儲能性質的角度看，鋰電池的能量轉化依賴化學反應，屬于化學電源；而超級電容的能量轉化則是通過電場變化實現的，屬于物理電源。正是由于儲能性質上的差異使得鋰電池和超級電容在具體的特性上有了巨大的差異。超級電容由于不依賴化學反應實現能量轉化，因此充電速率更快、內阻更小、可循環次數更多、受溫度影響也小、安全性高；另一方面超級電容也因此有著能量存儲更不穩定（自放電大）、能量密度低的特性。從下圖看超級電容在能量密度和功率密度上是正好介于普通電容和蓄電池之間的儲能器件。

所以如果做一個形象的比喻，鋰電池像是一臺飲水機，大容量卻出水慢。超級電容就像是一個杯水，一口就能干杯。

• 定量認知

1.容量及電壓范圍

鋰電池的容量一般用Ah表示，常見的動力電池一般在2~100Ah的區間內。超級電容的容量一般用F表示，常見的型號一般在300F~5000F的區間。所以若要進行容量比較則需要轉換到同一單位上，則用Q = 1/2 * C * V來計算。如下圖的3V/3000F的超級電容為1.25Ah（3.75wh）。

鋰電池的工作電壓范圍一般在2.5V~4.2V之間，無論出現過充或是過放都將導致電池的不可逆損傷，甚至引發安全問題。超級電容的工作電壓范圍一般在0V~3V之間，所以不存在過放的情況。

2.能量/功率密度

鋰電池的能量密度一般在100~300wh/kg范圍，而超級電容僅僅只有5~30wh/kg，因此超級電容并不適合能量型應用領域。但是在功率密度上電池一般在1kw/kg的水平，而超級電容可達7kw/kg以上。

3.壽命

壽命可以分為循環壽命和日歷壽命兩部分來比較。日歷壽命兩者差異不大，都可以達到10年以上的水平。在循環壽命方面一般的鋰電池在500~3000周（鈦酸鋰可達1萬周）。而超級電容可以做到循環10萬周容量衰減僅10%。

4.自放電

鋰電池對于化學能的存儲穩定較強，所以有著較好的容量保持能力，一般情況下月容量損失都可以控制在3%以內。而超級電容的漏電流較大，在mA級別，僅一天的容量損失都可能超過3%。

5.工作環境溫度影響

鋰電池工作溫度范圍一般在-30~60℃的范圍，但當電池處于0℃以下時對電池進行充電，則可能引起析鋰現象，導致電池不可逆的損傷。而超級電容對溫度有著較好的適應性，無論是充放電都可以在-40~65℃的范圍內工作。

6.電壓曲線

鋰電池在充放電過程中有著S型的電壓變化曲線，而超級電容的SOC和電壓基本呈現良好的線性關系。

當然上面僅僅是比較了鋰電池和超級電容的技術參數，在實際應用中經濟性也是必要的考察目標，目前超級電容每Ah的價格可能是鋰電池的10多倍。但另一方面鋰電池的產業化程度和規模效應顯著優于超級電容，根據第一性原理，超級電容在成本上拉近與鋰電池的差距是完全有可能的，關鍵還是在于能否再其短板上（如能量密度、自放電特性）取得突破。

動力電池開發管理

總結

以上是生活随笔為你收集整理的超级电容与锂电池的比较的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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