没错,超级电容器也是有缺点的,超级电容器最大的弱点来自于它的能量密度,虽然相比传统电容器它的能量密度已经提升了1000多倍,但仍然赶不上锂电池的能量密度。如果我们把电容器超级电容器锂电池,甚至是燃料电池的数据放在一起对比。其中锂电池的能量密度在160瓦时到300瓦时之间,而超级电容器在5瓦时到30瓦时之间,只有锂电池的不到1/10,因此一辆电动车上要存储同样的50度电,我们需要的超级电容器的重量会是锂电池的10倍,不仅如此,超级电容器的价格比锂电池要贵很多,每千瓦时的锂电池价格大约在250美元左右,而每千瓦时超级电容器目前的价格在1万美元左右,也就是说一辆50度电的超级电容器电电动车光电容器的成本就要超过300万人民币,可以说是非常奢华了。
除此之外,超级电容器还有一个缺点在于它的自放电特性,充满电的超级电容器放置12小时,最高会流失40%的电量,因此不适合长期储存电能。看完超级电容器的优势和劣势,我们会发现它并不是一种各方面都优于锂电池的选项,而是一个非常有特色的选项,在合适的场景里它才能发挥意想不到的作用。
没错超级电容的充电速度快,功率大,循环寿命差,工作方式灵活,但问题是能量密度太小,也不适合长时间的储存电能,因此非常的适用在那些需要瞬时释放大功率的场景里面,但这种大功率可以是充电,也可以是放电。
在兰博基尼2021年版的c样中就使用到了超级电容器来进行动能回收,也就是在汽车刹车的时候,把车的动能快速的转化成电能,相比传统的使用锂电池的方式来储能,基于超级电容器的动能回收模块,就可以应对超过600安的瞬时电流,并且重量只有原来的1/3,但储存的电能也可以瞬间的转化成整车的动力,跟动能回收类似的是风力发电,风力发电站需要经常应对不稳定的风速,瞬间产生的巨大电流,使用超电容器可以帮助稳定风力发电机产生的瞬时电流,因此减小对于储能电池的冲击。
如果开一下脑洞,比风力发电更加炫酷的使用场景是大功率激光武器,电磁弹射武器上的应用,这些设备需要在几秒钟甚至几毫秒的时间内释放出50~100千瓦的能量,而且需要能够快速充满电量,准备下一次发射超级电容器就显得非常合适了。
贴近生活的应用其实也不少,比如对于公交车来说,因为运营的需求经常没办法长时间在充电站充电,或者没有足够的空间来建设专门的充电桩,而刚好公交车在每隔一段距离就可以在公交车站停靠几十秒钟,这恰好就是超级电容器最适合的使用场景。上海2020年投入使用的超级电容器公交车,就可以在每个公交车站停留在几十秒钟之内,迅速的补满到下一站的电能。同时超级电容器几万次的超长循环寿命,也能够支撑公交车长期反复充放电的需求,还有2018年发布的三星note,9手机手写笔就使用到了超级电容,可以在40秒钟之内充满并且持续的使用半个小时,虽然超级电容器目前在价格和能量密度上存在着一些限制,但是我们可以很清晰的看到它独特的优势,一方面对于充电速度的追求和贯穿着我们生活的方方面面,从手机电脑到电动车,另一方面用户对于电池寿命的关注会越来越高,超级电容器恰好在这两方面有着绝对的优势,相信随着新材料的使用以及产量的不断扩大,以及新的使用场景的出现,我们的生活中会越来越多的使用的超级电容器。
关于超级电容器的内容就到这里,如果喜欢这样的科普内容,请关注平尚科技,我们下期再见。
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