超級電容具有高功率密度和能量密度、使用壽命很長、尺寸緊湊等特性,當它與其它新興的電池技術結合使用時,可滿足高性能電源應用的需求。本文對這些新的能量存儲方案及其使用方式進行了分析。
如今性能和可靠性是每個設計所必需的,對工程師來說,能量存儲一直是他們設計中的致命弱點。在過去,備份電源的解決方案就是電池,主要是鉛酸電池。而現在,工程師有更多的選擇來滿足備份電源的需求,包括鋰離子、鎳氫電池等先進的電池技術、燃料電池、太陽能電池以及雙層電容。
鋰離子、鎳氫電池和其它電池技術在提供可靠的能量存儲解決方案上已取得很大進步。它們已在許多設計中得到應用,并解決了以往的許多成本問題,但設計工程師最終仍面臨著與使用鉛酸電池時一樣的問題,即所有這些技術都是基于化學反應,它們的使用壽命有限并受溫度的限制,而且對大電流的需求也會直接影響它們的使用壽命。因此,這些電池技術在持久性和可靠應用方面還面臨著一些挑戰。
燃料電池是新出現的一種非常有吸引力的電池技術,正在逐步進入許多應用中,而近來對它們也有不少的宣傳。燃料電池的最終應用領域是在汽車上,但在過渡期間,它們已出現在備用電源市場。將燃料電池用作備用電源以及主電源的關鍵問題是這些電池的啟動時間和動態功率反應。燃料電池盡管具有優異的能量密度,但動態功率低,因此它們需要一種增強技術用于功率輔助和啟動。
同期出現的還有超級電容,或者稱為電化學雙層電容(EDLC)。超級電容與電解電容相比,具有非常高的功率密度和實質的能量密度。在過去幾年,這些器件已應用在消費電子、工業和汽車等許多領域。
如今,最好的超級電容是功率密度高達20kW/kg的超高功率器件,盡管能量仍只有電池的一小部分。超級電容的尺寸非常緊湊(小的超級電容通常只有郵票大小或者更小),但它們可存儲的能量比傳統電容要高得多,并且放電速度可以很快也可以很慢。它們的使用壽命非常長,可被設計成用于終端產品的整個生命周期。當與超級電容這個最新技術相結合時,高能量電池和/或燃料電池可實現高功率特性和長的工作壽命。