鋰離子電池、電容器與鋰離子電容器三者的區(qū)別介紹

日本富士通公司成立了電容器業(yè)務推進室，其室長鈴木靖生日前撰文，對鋰離子電容器的知識進行了普及，并將之與鋰離子電池和雙電層電容器的特點進行了比較。

富士通開發(fā)的鋰離子電容器特點是輸出功率高，充放電循環(huán)特性出色，主要面向混合動力車等需要高功率的汽車領域。

1、電壓、容量、自放電的比較

鋰離子電容器與鋰離子電池材料構(gòu)成上的不同主要表現(xiàn)在正極方面。鋰離子電容器的正極是活性碳，這與鋰電池的鋰氧化物不同。鋰離子電容器的負極采用碳材料，電解液采用鋰離子有機物，正極通過雙電層蓄電，負極由鋰離子的氧化還原反應而蓄電。

鋰離子電容器的能量密度小于鋰離子電池，但輸出密度高；單體體積的能量密度為10~15Wh/L，較雙電層電容器的2~8Wh/L的容量大得多，是后者的二倍。

在電壓方面，鋰離子電容器的最高電壓可達到4V，與鋰離子電池相近，而比雙電層電容器高出許多，同時在自放電方面比二者都小。

2、安全性：鋰電池取代鎳氫電池和鉛酸蓄電池是電池技術(shù)的一大進步，但鋰電池的安全性事故也屢有發(fā)生，如上所述，這也是由其正極結(jié)構(gòu)的不同而引起的。鋰電池的正極采用鋰氧化物，不但含有大量的鋰可形成鋰枝晶而刺穿隔膜，也含有氧這種重要的起火元素。電池一旦短路就可發(fā)展為整體的熱分解，與電解液反應可引起燃燒。

而鋰離子電容器的正極是活性碳，即使內(nèi)部短路會與負極發(fā)生反應，但不會與電解液反應，理論上，這比鋰電池安全得多。

3、長壽命特點：鋰電池為了實現(xiàn)長壽命，對鋰電池充電和放電深度有一定的范圍限制，這樣就減少了實質(zhì)上可以利用的容量，雙電層電容器的充放電原理則是單純以吸附或脫卻電解液中的離子而具有長壽命的，僅憑這一點很難延長實際壽命。但鋰離子電容器即使降低正極電位，單元自身的電壓也不會大幅下降，因此可確保容量。

4、耐高溫特性：蓄電元器件存在的弱點是工作時的溫度上升。在反復充放電過程中，內(nèi)部電阻會助推溫度上升，因而影響壽命，這是因為，在高溫條件下，電解液、正極容易發(fā)生氧化分解，為此，在高溫條件下可能需要降低正極的電位，但在電位降低的情況下，雙電層電容器整體電壓下降，無法確保容量。鋰電池則無法降壓，容易產(chǎn)生安全問題。唯有鋰離子電容器可以在正極電位遠離氧化分解區(qū)域的位置使用，因而高溫性能出色。