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相比，就像比较短跑运动员与马拉松选手一样。

两者都承担着储能的角色，但它们的优缺点各不相同。

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储存能量。

在静电存储中，电荷在电极-电解质界面处分离，形成离子的电荷双层。这个双层电容器无需在电池内进行化学反应即可储存能量。

通过这种方式储存的能量可以在需要时立即释放。电化学机制涉及氧化还原反应，电荷通过电解质和电极之间的离子移动积累。

超级电容器可以根据其预期应用，利用这两种或其中一种机制。

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电，将电转换为化学能，必要时再转换回电。由于其体积和重量的能量密度最高，锂离子电池适用于便携式高能量密度存储系统。从电动汽车到智能手机和笔记本电脑，各种设备都使用锂离子电池。

超级电容器和锂离子电池的优缺点

• 能量密度:与传统电池相比，超级电容器的单位体积或重量的能量存储量要少得多。在电动汽车中，能量密度转化为每次充电的行驶距离。因此，电池更适合于需要大规模储能的应用。
  
• 功率密度:超级电容器能够在短时间内提供大量能量，非常适合需要快速电力使用的应用。电动汽车中的快速加速和相机闪光灯即是此类应用。
  
• 自放电:相较于超级电容器，电池的自放电率要低得多。因此，电池更适合于不需要频繁再充电的长期能源存储的应用。
  
• 寿命:由于化学反应导致组件腐蚀，超级电容器可以处理超过1,000,000次的充放电循环，而普通电池只能承受约2,000到3,000次循环。
  
• 成本:由于超级电容器的组件成本较高以及电力放电速度非常快，导致在某些情况下放电效率较低，通常每瓦的成本较高。
  
  
• 可持续性:锂离子电池所需的锂、镍和钴的开采伴随着废物和污染的环境担忧。相比之下，超级电容器可以使用更可再生、对环境危害较小、易于回收的生物质来源的活性炭等更可持续的材料。

哪种技术更好？

选择超级电容器或电池取决于所使用的应用。两者都提供了巨大的价值，有时结合使用效果最佳。

例如，在公交车上同时安装这两者时：

• 加速时：超级电容器瞬时提供大量功率。
• 保持稳定速度时：电池接手电力供应。

然而，电池和超级电容器的研究仍需进一步深入。研究的重点包括：

• 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，预计将发现新材料和化学物质，从而进一步提高电池和超级电容器的性能。

用于超级电容器和电池研究的分析仪器

马尔文·帕纳利提供了广泛的工具，以帮助研究人员和制造商开发高性能、环境足迹较小的电池和超级电容器，这些工具具有可靠性、精确性和多功能性。

例如，Zetium和Epsilon系列的X射线荧光分析仪可用于分析阴极、阳极和电解质材料的元素组成及杂质。

马斯特分级仪系列及Zetasizer Advance系列可实现粒子大小和粒子大小分布的粒子属性评估。

Empyrean和密集的Aeris的X射线衍射设备可以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·帕纳利方案如何加速能源存储材料研究的详细信息，请查看此页面。