隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)等問(wèn)題的日益嚴(yán)峻，各國(guó)各地區(qū)正在努力開(kāi)發(fā)新型的可持續(xù)能源。目前，人們的關(guān)注焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn)是以超級(jí)電容器和鋰離子電池為代表的綠色儲(chǔ)能裝置。但是，電動(dòng)汽車(chē)、航空航天、國(guó)防軍事、儀器儀表和電子信息等領(lǐng)域迫切需求具有長(zhǎng)壽命、高能量密度和高功率密度的儲(chǔ)能裝置。然而，僅僅單獨(dú)使用超級(jí)電容器或鋰離子電池難以同時(shí)滿足這些應(yīng)用需求。于是，人們?cè)趯で笠环N兩全其美的解決辦法，本文對(duì)超級(jí)電容電池的優(yōu)勢(shì)特征和應(yīng)用前景做了梳理和總結(jié)。

　　雖然超級(jí)電容器具有長(zhǎng)循環(huán)壽命和高功率密度的優(yōu)點(diǎn)，但能量密度非常不理想。與此同時(shí)，雖然鋰離子電池具有自放電率小和能量密度高的優(yōu)點(diǎn)，但是功率密度比較低，倍率性能不理想。

　　為了結(jié)合電池和電容器的優(yōu)點(diǎn)并回避兩者的缺點(diǎn)，人們采用“外部組合”方法，即就是使電池和電容器成為一個(gè)組合體，但此組合體使用的器件不僅僅需要額外的電源管理系統(tǒng)，而且體積非常龐大。因此，超級(jí)電容電池應(yīng)運(yùn)而生，它結(jié)合了鋰離子電池和超級(jí)電容器的優(yōu)點(diǎn)，具有高能量密度和高功率密度的特點(diǎn)，并做了一定程度的內(nèi)部集成變?yōu)樾滦蛢?chǔ)能裝置。

　　超級(jí)電容電池可以以兩種方式存儲(chǔ)：雙電層電容和鋰離子脫/嵌。如果正極儲(chǔ)能是雙電層，則負(fù)極儲(chǔ)能是鋰離子。如果正極儲(chǔ)能是鋰離子，則負(fù)極儲(chǔ)能是雙電層。或同一電極具有鋰離子儲(chǔ)能和雙電層儲(chǔ)能。超級(jí)電容電池成功地突破了現(xiàn)有的二次鋰電池或超級(jí)電容器不能單獨(dú)解決的問(wèn)題，并且有望代替現(xiàn)有的二次電電池或超級(jí)電容器。

　　超級(jí)電容電池具有如下特點(diǎn)：(1)功率密度很高，特別適合大電流應(yīng)用場(chǎng)合，尤其是高能脈沖環(huán)境；(2)充放電循環(huán)的速度非常快，循環(huán)所需的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蓄電池充放電循環(huán)時(shí)間；(3)可以長(zhǎng)期使用，無(wú)須維護(hù)；(4)具有較寬的工作溫度范圍，正常工作的極端溫度范圍可達(dá)-45~85℃，應(yīng)用前景十分廣闊。

　　電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用

　　目前，電源系統(tǒng)是制約電動(dòng)汽車(chē)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的主要原因，關(guān)鍵技術(shù)瓶頸表現(xiàn)為壽命短、容量小、功率低。超級(jí)電容電池作為一種新型儲(chǔ)能裝置具有功率高、容量大、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，非常適用于混合動(dòng)力汽車(chē)等領(lǐng)域。

　　與電池相比，超級(jí)電容電池比功率大，充電速度快，輸出功率大，制動(dòng)再生能量的回收效率高。使用超級(jí)電容電池為動(dòng)力源的城市交通電動(dòng)車(chē)的綜合運(yùn)營(yíng)成本低于普通的電動(dòng)汽車(chē)。電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的主要趨勢(shì)是開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)，使用動(dòng)力電池作為正常運(yùn)轉(zhuǎn)的能源，并且在加速和爬坡時(shí)通過(guò)電容器來(lái)補(bǔ)充能源，而超級(jí)電容電池可以在同一存儲(chǔ)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)這一功能。另外，超級(jí)電容電池可存儲(chǔ)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的再生能量。

　　快速啟動(dòng)方面的應(yīng)用

　　由于高功率密度的特點(diǎn)，超級(jí)電容電池適用于在短時(shí)間內(nèi)輸出高功率的快速啟動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)景。例如，它可以取代摩托車(chē)和汽車(chē)上的鉛酸電池。一般情況下，啟動(dòng)型鉛酸蓄電池的質(zhì)量非常大，使用的過(guò)程中僅僅局限于啟動(dòng)時(shí)，后來(lái)就是擱置的狀態(tài)，但是平時(shí)它與汽車(chē)一起運(yùn)行，消耗了大量汽車(chē)動(dòng)力。如果使用超級(jí)電容電池作為能源替代，超級(jí)電容電池重量輕的優(yōu)點(diǎn)可以幫助減少汽車(chē)動(dòng)力消耗。此外，在需要頻繁啟動(dòng)的調(diào)試車(chē)中，超級(jí)電容電池的優(yōu)勢(shì)特征也能得到充分的體現(xiàn)。

　　峰值脈沖功率方面的應(yīng)用

　　超級(jí)電容電池用作高功率脈沖電源也具有一定的優(yōu)勢(shì)地位，尤其在使用無(wú)線技術(shù)的便攜式設(shè)備上。例如：便攜式計(jì)算機(jī)、使用GSM和GPRS無(wú)線通信的手持設(shè)備等，在正常操作期間，使用電池提供穩(wěn)態(tài)電流。與此同時(shí)，傳輸信號(hào)所需的脈沖電流由電容器提供。這樣搭配可減小電源和主體的尺寸，延長(zhǎng)電源使用時(shí)間和通話時(shí)間。此外，它們還可在電源電力波動(dòng)和局部停電期間保持正常運(yùn)行，避免了設(shè)備丟失數(shù)據(jù)的可能性，同時(shí)也延長(zhǎng)了便攜式設(shè)備的使用壽命。

　　除上述應(yīng)用外，在航空航天，國(guó)防軍事，電子信息和儀器儀表等領(lǐng)域，超級(jí)電容電池也有著廣泛的應(yīng)用前景。

　　結(jié)語(yǔ)

　　總之，超級(jí)電容電池這種新型電源系統(tǒng)具有出色的充放電循環(huán)性能，使用雙重功能性復(fù)合技術(shù)，兼顧了傳統(tǒng)電池和電容器的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)其額定容量和比能量?jī)?yōu)于傳統(tǒng)的電化學(xué)電容器，比功率優(yōu)于目前的電池，并且以低成本進(jìn)行電能的快速傳遞。它采用新材料和新技術(shù)，將電容器的快速儲(chǔ)能能力與電池的高能量輸出合二為一。高功率的性能可與最佳的商用電容器相比，同時(shí)能量供給也可與鋰離子二次電池相媲美，在電動(dòng)汽車(chē)、快速啟動(dòng)和峰值脈沖功率方面具有廣闊的應(yīng)用前景。