您好!欢迎访问中国储能网!
您的位置: 首页  > 首屏 > 超级电容器

电容作为储能介质有哪些缺点?

作者:中国储能网新闻中心 来源:知乎www.zhihu.com 发布时间:2015-05-04 浏览:
分享到:

中国储能网讯:做过一些项目和超级电容相关,所以对此略知一些。不完全同意匿名用户和@ Fan 关于电容无法稳定放电的说法。

电容的储电量确实和电压平方成正比,。所以均衡功率输出的时候,放电曲线会是这样子。前一阶段电压下降比较慢,后面逐渐加速越来越快,直到降低到某个不可用的电压之下。这个曲线确实没有电池放电曲线平缓

不过非常成熟的DC-DC电路早就解决了这个问题。比如这个TI的芯片BQ25504 Battery Management Products ,在输入电压为80mV到3V之间的时候,能产生3V恒定的直流输出。这种芯片大量购买只有1美元左右——技术完全不是问题。

电容特别是超级电容没有能广泛地替代电池作为储能工具,前面答题的各位知友提到一些能量密度和价格,但是还有很多更重要的原因在“储能”之外。我在这里总结一下:

前面知友提到的:

电容的能量密度太小,一般电解质电容只有每公斤不到1Wh,即使是超级电容每公斤也只能存储最多10Wh,而锂电池可以达到前者的几百倍,后者的10~30倍。单位体积的储能也有类似的比例——显然电容不适合需要轻便小巧电源的应用。

成本太高,每千瓦时需要2000~5000美元,相比之下锂电池的成本只有500~1000美元。即使是不在乎体积和重量的应用,初期在超级电容上的投资也是相当大的负担。还有没有提到的:

超级电容的最高电压太低,虽然超级电容能量密度比较高,但是最高充电电压非常低,通常只有2.5V左右。这就意味着有的应用如果需要高达100V的电压(比如电动汽车),需要相当多这样的电容串联起来。给10个同型号串联电容加上25V电压,由于个体差异每个电容上的电压都会略高或略低于3V。那些高于2.5V的电容会更早失效,降低整个供电系统的寿命。可以改进的是对每个电容单独做充放电电路,但这会显著增加整个系统的成本。

自放电太快,电容通常在一两小时到半个月内会通过自放电漏光50%电能,所以作为长时间储能的应用电容是不合适的。安全性不高,电容由于内阻非常低,在短路时候会产生非常强的放电电流,甚至引起强烈爆炸。大量对可靠性安全性要求高的应用无法考虑大电容。比如有防爆安全认证的设备通常都需要改造电路中过大的电容。虽然超级电容有这么多缺点,仍然有许多合适的应用领域广泛使用了超级电容,特别是超级电容和电池的结合。目前除了大量用于消费类电子产品替代电解质电容(更小更轻),其他最大的市场在下面几个领域:

交通:比如这个电动公交车,车顶的超级电容能够在加速时快速放电,在刹车时回收能量。这样即使频繁加速、刹车也不会影响电池寿命。

新能源:大部分绿色能源如风能、潮汐能、太阳能等等都有剧烈变化的特点。不仅一天之内各个时间段差别巨大,而且前一分钟和后一分钟也差别巨大。由于这种变化太过频繁(如下图),用一般的充电电池做储能设备几天就报废了,而超级电容则可以通过暂时存储几分钟的能量,让整个曲线变得非常平滑。

除此以外在工业上也有广泛的用途,主要用来平滑短暂的功耗波动,比如用于启动大功率电机。

所有这些应用都不是我们日常能看到的,所以会给人印象超级电容好像很少用于能量存储。实际上上述领域的应用规模比消费电子要大得多。

特别要指出的是,电池技术进步的速度远远比超级电容要慢,一个3000F的超级电容,从2000年的5000美元已经降低到现在的50美元,降低了100倍;而同样时间内的相同容量的电池价格只降低5~6倍。所以随着技术的进步,超级电容将会有越来越多的应用。下图是IDTech给出的市场预测,单位是十亿美元。

所有技术都有一定的局限性,发明一样新技术当然是创新,但是要让一个新技术成长成熟,需要首先要找到那些合适的应用,并用合适的商业模式开始挣钱。超级电容走的路,其实和电动汽车一样(私货:中国是否适合发展纯电动汽车),先在小众应用中寻求突破,再逐渐扩展到大众市场。

关键字:超级电容 储能

中国储能网版权声明:凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,其他任何网站或者单位如需转载需注明来源(中国储能网)。凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不意味着中国储能网赞同其观点或证实其描述,文章以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关,想了解更多内容,请登录网站:http://www.escn.com.cn

相关报道

深度观察