长期以来，关于超级电容器将否决电池市场的争论一直存在。几年前，超级电容器问世时，人们对其进行了大肆宣传，许多人希望它能替代商用电子产品甚至电动汽车中的电池。但是，实际上没有发生这样的事情，因为超级电容器和电池彼此完全不同，并且它们都有自己的应用程序。
有趣的事实：几乎所有现代安全气囊控制器都由超级电容器供电，因为它们对电池的响应时间很快。
与电池相比，超级电容器或超级电容器是一种高密度能源或具有短时间巨大电容的储存器。在本文中，我们将讨论各种参数下的超级电容器与电池（锂/铅酸），并以案例研究为结尾，以供工程师了解在何处可以为他的应用选择超级电容器而不是电池。如果您是超级电容器的新手，则强烈建议您在继续进行之前先学习超级电容器的基础知识。
功率密度
超级电容器的功率密度高于相同额定值的电池。尽管市场上有不同种类的电池，例如锂离子，聚合物，铅酸电池具有不同的功率密度，从1000 Wh / kg到2000 Wh / kg。额定值也可能根据制造过程而有很大差异。下面的比较表显示了超级电容器与电池的功率密度。
但是，对于超级电容器，功率密度从2500 Wh / kg到45000 Wh / kg不等。这远大于相同额定电池的功率密度。
由于高功率密度，超级电容器是需要较大峰值电流的有用电源。
电池电压
在不同类型的应用中，输入电压通常是一个很大的因素。显然，市场上有不同种类的稳压器，但稳压器两端的输入电压仍然成为该应用的重要组成部分。下图显示了相同数量电池的超级电容器与电池的输出电压。
例如，带有线性稳压器（如7812）的应用需要至少15V输入。单节锂电池在最低充电条件下提供3.2伏特，在最高充电条件下提供4.2伏特。因此，为了补偿输入电压规格，至少需要串联5个电池，但超级电容器可以提供2.5伏至5.5伏的输出。超级电容器的高电池电压为5.5V，而典型的锂电池为3.7V。因此，在忽略超级电容器的其他限制的情况下，电路设计人员可以串联选择三个5.5伏超级电容器。在电池上，这无疑是超级电容器在空间受限或出于成本优化的目的。
效率
就效率而言，超级电容器的效率比电池在满载条件下的效率高60-80％的95％。高负载的电池会散发热量，从而降低效率。另外，在充电和放电期间，应使用电池管理系统（BMS）来监视电池温度和其他参数，而在超级电容器中，可能不需要这种严格的监视系统。下图显示了超级电容与电池的效率。但是，应注意，超级电容器在运行期间也会产生标称热量。
可重用性和寿命
电池的寿命高度依赖于充电和放电周期。对于锂电池和铅酸电池，充电和放电时间限制为300至500个循环，有时最多为1000次。锂电池在没有充放电情况下的使用寿命可以长达7年。
超级电容器几乎具有无限的充电周期，可以充电和放电多次。这可能是从10万到100万的时间。超级电容器的寿命也很高。一个超级电容器可以持续10-18年，而铅酸电池可以持续大约只有3 - 5年。
放电电压系数
电池提供相对恒定的输出电压。但是超级电容器的输出电压在放电条件下会降低。因此，在使用电池作为电源时，可以根据应用要求使用降压或升压调节器，但是在使用超级电容器时，使用大范围升压转换器来补偿输入电压损耗是一种普遍的选择。
充电时间
不同的电池使用不同的充电算法。为了给锂离子电池充电，使用了恒压和恒流充电器。需要对充电器进行特殊配置，以检测电池的充电状况以及温度。对于铅酸电池，使用trick流充电方法。
总体而言，无论锂离子电池或铅酸电池如何充电，都需要数小时才能充满电。该超级电容器具有晚饭快速充电时间; 充满电需要很短的时间。因此，对于要求充电时间非常短的应用，超级电容器肯定可以胜过相同容量的电池。
成本
成本是与产品设计相关的问题的重要参数。当使用超级电容器代替电池时，超级电容器是一种昂贵的选择。与相同容量的电池相比，成本有时会很高，例如高出10倍。
风险因素
锂或铅酸电池在运行或充电条件下需要特别注意。尤其是对于锂离子电池，需要对充电拓扑进行配置，以使电池不会过充电或以比电池实际接受的更高的电流容量充电。每当电池过度充电或以大电流充电时，这都会增加爆炸的危险。
不仅在充电状态下，而且在放电状态下电池也需要小心操作。深度放电可能会损坏电池寿命。因此，在达到一定程度的充电状态后，需要将电池与负载断开连接。另外，电池短路也是危险的情况。
就上述风险因素而言，超级电容器比电池更安全。但是，使用比其额定值更高的电压为超级电容器充电可能会对超级电容器造成危害。但是，当给一个以上的电容器充电时，可能会变得很复杂。
案例分析
让我们考虑一下要点亮10个并行LED 1小时的情况。对于此应用，让我们找出答案，作为工程师，我们应该考虑使用超级电容器还是锂电池？
假设LED在2.5V电压下消耗30mA电流。因此，并联的10个LED的瓦数为
2.5V x 0.03 x 10 = 0.75瓦
现在，对于1小时的使用时间（即3600秒），所需的能量可以计算为
3600 x 0.75 = 2700焦耳。
如果我们考虑10F超级电容器2.5V，它可以存储E = 1 / 2CV 2这是
½×10×2.5 2 = 31.25焦耳
因此，至少需要并联85个具有相同额定值的超级电容器。显然，在这种特定应用中，电池将是首选。但是，如果将此应用程序更改为仅需要30秒即可使用相同电量的特定应用程序，则超级电容器可以选择，因为它可以快速充电并且可以使用很长时间。
结论
上面的比较仅在具有超级电容器的特定电池（锂或铅酸）之间进行。但是，存在具有不同化学组成的不同电池。另一方面，市场上也存在具有不同化学组成的不同超级电容器，例如水性电解超级电容器或离子液体超级电容器，以及混合和有机电解超级电容器。不同的成分具有不同的工作特性和规格。
超级电容器在应用方面比电池更具优势。但是，与电池相比，它也有不利的一面。因此，超级电容器的使用在很大程度上取决于应用类型。