什么是超级电容器和电池之间的区别？

超级电容器与电池：就像将短跑选手与马拉松选手比较。它们都做同样的事情——即储存能量——但它们各自的优劣使得它们适合于各自的应用场景。那么，超级电容器如何与最常见的锂离子（Li-ion）电池进行比较呢？

什么是超级电容器？

超级电容器通过两种机制储存能量：静电和电化学。在静电储能中，电荷在电极-电解液界面处分离，形成电双层离子层。这种双层电容在不发生化学反应的情况下储存能量，这种储存方式能够在需要时快速释放能量。电化学机制涉及氧化还原反应，其中电荷通过离子在电解液和电极之间运动进行储存。超级电容器可以根据其应用目的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能——在需要时将电能转换为化学能并再转换回电能。锂离子电池拥有最高的体积能量密度和重量能量密度，使其适用于便携式高能量密度储能系统。锂离子电池被广泛用于多种设备，从电动车到智能手机和笔记本电脑。

超级电容器与锂离子电池：优缺点

• 能量密度：与传统电池相比，超级电容器每单位体积或重量存储的能量要少得多。在电动车中，能量密度转换为每次充电的里程。因此，电池更适合需要大量能量存储的应用。
• 功率密度：超级电容器能够在短时间内提供大量能量，使其成为需要快速能量使用的理想解决方案。电动车的快速加速和相机闪光灯就是这样的应用。
• 自放电：相比超级电容器，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储存且无需频繁充电的应用。
• 寿命：在电池中，化学反应会腐蚀组件——因此，尽管超级电容器可以承受超过1,000,000次充放电循环，但普通电池只能承受大约2,000到3,000次循环。
• 成本：通常超级电容器每瓦的成本较高，这是因为组件成本较高以及能量释放速度很快，有时效率较低。
• 可持续性：锂离子电池中所需的锂、镍和钴的开采伴随着废物和污染方面的环境问题。相较之下，超级电容器可以使用更加可持续的材料，如来自生物质来源的活性炭，这些材料更可再生，对环境危害较小，且更易于回收。

哪种技术更好？

简而言之，选择超级电容器或电池完全取决于应用需求。两者都具有显著价值——有时它们最适合作为一个团队！例如，一辆同时配备超级电容器和电池的公交车可以在需要时使用电容器加速，而电池则在需要保持稳定速度时介入。

然而，在电池和超级电容器领域仍有许多待探索之处。这也是为什么有如此多的研究在寻找和完善新材料和化学成分，以增强电池和超级电容器的能量密度、放电容量、循环耐久性和安全性。

超级电容器和电池研究的分析解决方案

在马尔文帕纳科，我们提供广泛可靠、精确和多功能的工具，帮助研究人员和制造商开发高性能且环境影响较小的电池和超级电容器。

例如，我们的Zetium或Epsilon范围的X射线荧光光谱仪可用于分析电极、负极和电解液材料中的元素组成和杂质。

Mastersizer和Zetasizer Advance系列可用于粒径及粒径分布的表征。

Empyrean和紧凑型AerisX射线衍射仪器，可分析超级电容器和电池材料对于影响电池性能的不利晶体缺陷。

访问此页面以获取更多关于我们解决方案如何帮助您加速能源储存材料研究的信息。