定性認(rèn)知

首先從儲(chǔ)能性質(zhì)的角度看，鋰離子電池的能量轉(zhuǎn)化依賴(lài)化學(xué)反應(yīng)，屬于化學(xué)電源；而超級(jí)電容的能量轉(zhuǎn)化則是通過(guò)電場(chǎng)變化實(shí)現(xiàn)的，屬于物理電源。正是由于儲(chǔ)能性質(zhì)上的差異使得鋰離子電池和超級(jí)電容在具體的特性上有了巨大的差異。超級(jí)電容由于不依賴(lài)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化，因此充電速率更快、內(nèi)阻更小、可循環(huán)次數(shù)更多、受溫度影響也小、安全性高；另一方面超級(jí)電容也因此有著能量存儲(chǔ)更不穩(wěn)定（自放電大）、能量密度低的特性。從下圖看超級(jí)電容在能量密度和功率密度上是正好介于普通電容和蓄電池之間的儲(chǔ)能器件。

所以假如做一個(gè)形象的比喻，鋰離子電池像是一臺(tái)飲水機(jī)，大容量卻出水慢。超級(jí)電容就像是一個(gè)杯水，一口就能干杯。

定量認(rèn)知

1.容量及電壓范圍

鋰離子電池的容量一般用Ah表示，常見(jiàn)的動(dòng)力鋰電池一般在2~100Ah的區(qū)間內(nèi)。超級(jí)電容的容量一般用F表示，常見(jiàn)的型號(hào)一般在300F~5000F的區(qū)間。所以若要進(jìn)行容量比較則要轉(zhuǎn)換到同一單位上，則用Q=1/2*C*V來(lái)計(jì)算。如下圖的3V/3000F的超級(jí)電容為1.25Ah（3.75wh）。

鋰離子電池的工作電壓范圍一般在2.5V~4.2V之間，無(wú)論出現(xiàn)過(guò)充或是過(guò)放都將導(dǎo)致電池的不可逆損傷，甚至引發(fā)安全問(wèn)題。超級(jí)電容的工作電壓范圍一般在0V~3V之間，所以不存在過(guò)放的情況。

2.能量/功率密度

鋰離子電池的能量密度一般在100~300wh/kg范圍，而超級(jí)電容僅僅只有5~30wh/kg，因此超級(jí)電容并不適合能量型應(yīng)用領(lǐng)域。但是在功率密度上電池一般在1kw/kg的水平，而超級(jí)電容可達(dá)7kw/kg以上。

3.壽命

壽命可以分為循環(huán)壽命和日歷壽命兩部分來(lái)比較。日歷壽命兩者差異不大，都可以達(dá)到10年以上的水平。在循環(huán)壽命方面一般的鋰離子電池在500~3000周（鈦酸鋰可達(dá)1萬(wàn)周）。而超級(jí)電容可以做到循環(huán)10萬(wàn)周容量衰減僅10%。

4.自放電

鋰離子電池關(guān)于化學(xué)能的存儲(chǔ)穩(wěn)定較強(qiáng)，所以有著較好的容量保持能力，一般情況下月容量損失都可以控制在3%以?xún)?nèi)。而超級(jí)電容的漏電流較大，在mA級(jí)別，僅一天的容量損失都可能超過(guò)3%。

5.工作環(huán)境溫度影響

鋰離子電池工作溫度范圍一般在-30~60℃的范圍，但當(dāng)電池處于0℃以下時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電，則可能引起析鋰現(xiàn)象，導(dǎo)致電池不可逆的損傷。而超級(jí)電容對(duì)溫度有著較好的適應(yīng)性，無(wú)論是充放電都可以在-40~65℃的范圍內(nèi)工作。

6.電壓曲線

鋰離子電池在充放電過(guò)程中有著S型的電壓變化曲線，而超級(jí)電容的SOC和電壓基本呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系

當(dāng)然上面僅僅是比較了鋰離子電池和超級(jí)電容的技術(shù)參數(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)濟(jì)性也是必要的考察目標(biāo)，目前超級(jí)電容每Ah的價(jià)格可能是鋰離子電池的10多倍。但另一方面鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化程度和規(guī)模效應(yīng)顯著優(yōu)于超級(jí)電容，根據(jù)第一性原理，超級(jí)電容在成本上拉近與鋰離子電池的差距是完全有可能的，關(guān)鍵還是在于能否再其短板上（如能量密度、自放電特性）取得突破。