相對(duì)鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰離子電池，超級(jí)電容具有節(jié)能、超長(zhǎng)使用壽命、安全、環(huán)保、寬溫度范圍、充電快速、無(wú)需人工維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹超級(jí)電容與其他儲(chǔ)能產(chǎn)品的性能比較，例如與各種電池的比較，替代的可能性。
圖1：各種各樣的儲(chǔ)能產(chǎn)品
之所以叫超級(jí)電容，是因?yàn)槌?jí)電容的容值都是法拉級(jí)的，且可以很快提供一個(gè)充放電，這是傳統(tǒng)的電容或者電池做不到的。下面介紹了各種產(chǎn)品不同的應(yīng)用范圍，橫坐標(biāo)是能流密度，縱坐標(biāo)是能量密度，從中可以看到哪個(gè)地方是電池的應(yīng)用范圍，哪個(gè)地方是傳統(tǒng)電容的應(yīng)用范圍，哪一塊是超級(jí)電容的應(yīng)用范圍。
圖2. 超級(jí)電容和其他儲(chǔ)能技術(shù)的比較
我們知道電池的充放電大概在1小時(shí)到10個(gè)小時(shí)左右，而傳統(tǒng)電容是作為濾波使用的，充放電是在0.03秒，但是超級(jí)電容就在1秒左右，基本上是從0.1秒到10秒，這正是汽車(chē)比如剎車(chē)起動(dòng)的時(shí)候要用的，當(dāng)然任何的設(shè)備比如風(fēng)能變槳系統(tǒng)，變槳的時(shí)候要提供能量也是在這個(gè)時(shí)間段。超級(jí)電容的能流密度和能量密度都非常高。超級(jí)電容是用物理的方法儲(chǔ)能，電池是用化學(xué)反應(yīng)的方法來(lái)儲(chǔ)能，所以電池的反應(yīng)時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，超級(jí)電容可以快速的充放電，這是它的根本原因，也是超級(jí)電容的性能優(yōu)勢(shì)之所在。
傳統(tǒng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)是使用鉛酸電池。以風(fēng)力發(fā)電為例，有風(fēng)時(shí)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電，無(wú)風(fēng)時(shí)由儲(chǔ)能系統(tǒng)供電。當(dāng)電源斷開(kāi)進(jìn)行切換時(shí)，鉛酸電池需要十幾秒的反應(yīng)時(shí)間。這時(shí)便可由超級(jí)電容進(jìn)行輔助。由于超級(jí)電容是將電荷儲(chǔ)存起來(lái)，可以快速的補(bǔ)充和釋放，而電池則需要經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)的方式進(jìn)行充放電。在這十幾秒的時(shí)間里，超級(jí)電容可以提供短時(shí)間的能量，保證電源穩(wěn)定。超級(jí)電容可以工作在在-40℃~65℃之間，可以覆蓋PC -20℃~60℃的工作溫度范圍和電池0℃~50℃的工作溫度。超級(jí)電容是功率密集元件，但放電時(shí)間較短，電池是能量密集型元件，放電時(shí)間較長(zhǎng)。
圖3.超級(jí)電容與電池的充放電次數(shù)比較
超級(jí)電容的應(yīng)用主要是用作備用電源和提供峰值功率。超級(jí)電容用作備用電源時(shí)，具有高可靠性、免維護(hù)、長(zhǎng)壽命和寬工作溫度范圍的特點(diǎn)。由于超級(jí)電容能夠進(jìn)行高功率的充放電，所以可以將火車(chē)，城市輕軌的剎車(chē)能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，加速時(shí)提供峰值功率，或者可以在吊車(chē)起吊時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)提供峰值功率。
圖4.超級(jí)電容與電池的儲(chǔ)能原理比較
如上圖4所示，超級(jí)電容和電池在儲(chǔ)能原理上最大的不同在于超級(jí)電容利用的是物理的儲(chǔ)能方式而電池利用的是化學(xué)的儲(chǔ)能方式。同時(shí)，超級(jí)電容和電池的儲(chǔ)能的決定因素也不同。
圖5.超級(jí)電容與鋰離子電池比較
超級(jí)電容器是功率密集元件(>10kW/L)而鋰離子電池是能量密集元件 (~200 Wh/L)。
圖6.電池電壓隨電池能量的變化
圖7.超級(jí)電容器的放電特性
超級(jí)電容與電池比較，有如下特性：
a.超低串聯(lián)等效電阻（LOW ESR），功率密度(Power Density)是鋰離子電池的數(shù)十倍以上，適合大電流放電，（一枚4.7F電容能釋放瞬間電流18A以上）。
b. 超長(zhǎng)壽命，充放電大于50萬(wàn)次，是Li-Ion電池的500倍，是Ni-MH和Ni-Cd電池的1000倍，如果對(duì)超級(jí)電容每天充放電20次，連續(xù)使用可達(dá)68年。
c. 可以大電流充電，充放電時(shí)間短，對(duì)充電電路要求簡(jiǎn)單，無(wú)記憶效應(yīng)。
d. 免維護(hù)，可密封。
e.溫度范圍寬-40℃～+70℃，一般電池是-20℃～60℃。
