锂离子电池、电容器与锂离子电容器区别

2020-11-24 10:04:14 深圳市创新易电子科技有限公司

日本富士通公司成立了电容器业务推进室,其室长铃木靖生日前撰文,对锂离子电容器的知识进行了普及,并将之与锂离子电池和双电层电容器的特点进行了比较。

富士通开发的锂离子电容器特点是输出功率高,充放电循环特性出色,主要面向混合动力车等需要高功率的汽车领域。

1、电压、容量、自放电的比较

锂离子电容器与锂离子电池材料构成上的不同主要表现在正极方面。锂离子电容器的正极是活性碳,这与锂电池的锂氧化物不同。锂离子电容器的负极采用碳材料,电解液采用锂离子有机物,正极通过双电层蓄电,负极由锂离子的氧化还原反应而蓄电。

锂离子电容器的能量密度小于锂离子电池,但输出密度高;单体体积的能量密度为10~15Wh/L,较双电层电容器的2~8Wh/L的容量大得多,是后者的二倍。

在电压方面,锂离子电容器的最高电压可达到4V,与锂离子电池相近,而比双电层电容器高出许多,同时在自放电方面比二者都小。

2、安全性:锂电池取代镍氢电池和铅酸蓄电池是电池技术的一大进步,但锂电池的安全性事故也屡有发生,如上所述,这也是由其正极结构的不同而引起的。锂电池的正极采用锂氧化物,不但含有大量的锂可形成锂枝晶而刺穿隔膜,也含有氧这种重要的起火元素。电池一旦短路就可发展为整体的热分解,与电解液反应可引起燃烧。

而锂离子电容器的正极是活性碳,即使内部短路会与负极发生反应,但不会与电解液反应,理论上,这比锂电池安全得多。

3、长寿命特点:锂电池为了实现长寿命,对锂电池充电和放电深度有一定的范围限制,这样就减少了实质上可以利用的容量,双电层电容器的充放电原理则是单纯以吸附或脱却电解液中的离子而具有长寿命的,仅凭这一点很难延长实际寿命。但锂离子电容器即使降低正极电位,单元自身的电压也不会大幅下降,因此可确保容量。

4、耐高温特性:蓄电元器件存在的弱点是工作时的温度上升。在反复充放电过程中,内部电阻会助推温度上升,因而影响寿命,这是因为,在高温条件下,电解液、正极容易发生氧化分解,为此,在高温条件下可能需要降低正极的电位,但在电位降低的情况下,双电层电容器整体电压下降,无法确保容量。锂电池则无法降压,容易产生安全问题。唯有锂离子电容器可以在正极电位远离氧化分解区域的位置使用,因而高温性能出色。


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