可充電電池和超級(jí)電容器各有利弊，但將兩種技術(shù)融合到單一結(jié)構(gòu)中的混合設(shè)計(jì)可以克服各自的許多限制。

雙電層電容器（EDLC）——通常被稱為“超級(jí)電容器”，有時(shí)也被稱為“超級(jí)電容器”——是一種了不起的無(wú)源儲(chǔ)能元件。由于其多法拉的高電容和小尺寸，它提供了體積和重量的高密度能量存儲(chǔ)。在一些遙感、物聯(lián)網(wǎng)和能量收集應(yīng)用中，超級(jí)電容器是可充電電池的替代品；在其他情況下，它們與電池一起使用，以克服那些基于電化學(xué)的能量存儲(chǔ)組件的一些弱點(diǎn)。并不是說(shuō)一個(gè)天生就比另一個(gè)好。相反，超級(jí)電容器和可充電電池（無(wú)論化學(xué)性質(zhì)如何）各有其相對(duì)優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。應(yīng)用程序的優(yōu)先級(jí)決定了哪個(gè)最有意義，

除了選擇一個(gè)或兩個(gè)作為兩個(gè)分立元件之外，還有另一種有趣的替代方法：混合超級(jí)電容器。這種儲(chǔ)能裝置不僅僅是一個(gè)可充電電池和一個(gè)超級(jí)電容器的明顯聯(lián)合包裝。相反，它使用了一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，其中單個(gè)組件同時(shí)是超級(jí)電容器和鋰離子電池，圖 1（有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱參考資料）。

圖 1：這個(gè)混合超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)的頂層視圖顯示它不是一個(gè)超級(jí)電容器和一個(gè)共享單個(gè)兩端封裝的電池。

這些混合超級(jí)電容器的供應(yīng)商包括太陽(yáng)誘電（該公司稱它們?yōu)殇囯x子超級(jí)電容器，這在技術(shù)上是完全正確的）、伊頓和 Maxwell Technologies， Inc.（現(xiàn)在是特斯拉的一部分）。

有許多張貼的表格提供了標(biāo)準(zhǔn)超級(jí)電容器和鋰離子可充電電池之間的比較（表 1）。請(qǐng)記住，正如您所期望的那樣，每個(gè)資源和供應(yīng)商都有不同的觀點(diǎn)，并且技術(shù)本身正在快速發(fā)展。

表 1：這比較了超級(jí)電容器與鋰離子充電電池的頂級(jí)特性；根據(jù)信息來(lái)源和時(shí)間的不同，每個(gè)條目可能有不同的條目集。

盡管這些混合超級(jí)電容具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，但總的來(lái)說(shuō)，我對(duì)混合設(shè)備和結(jié)構(gòu)的感覺(jué)總是很復(fù)雜。一方面，兩種技術(shù)或材料的結(jié)合通常使我們能夠在克服一些弱點(diǎn)的同時(shí)保留每種技術(shù)或材料的最佳方面。這不僅適用于電子產(chǎn)品：想想用鋼筋加固的混凝土，或者用作最新一代飛機(jī)機(jī)身和附件的蒙皮的碳纖維增強(qiáng)聚合物 （CFRP）。

同時(shí)，這些組合有時(shí)也有新的缺點(diǎn)。例如，與單一用途的優(yōu)化單元相比，多功能測(cè)試設(shè)備的規(guī)格可能有所降低或某些靈活性限制。廣為人知的“瑞士軍刀”就是一個(gè)非電動(dòng)的例子：它的每一個(gè)單獨(dú)的工具可能都“足夠好”，但絕對(duì)不如專用工具；盡管如此，整體刀片/配件組合和包裝帶來(lái)了尺寸、重量和成本方面的優(yōu)勢(shì)。

對(duì)于混合超級(jí)電容，還有一個(gè)管理問(wèn)題。鋰離子可充電電池在充電和放電速率、庫(kù)侖計(jì)數(shù)和溫度（列舉幾個(gè)因素）的監(jiān)督方面有其特定的需求——超級(jí)電容器也有自己的可比清單。那么，如何管理混合超級(jí)電容？這些策略是否會(huì)發(fā)生沖突，或者它們是否足夠相似以至于單一方法可以適用于兩端混合？

我想到了隧道二極管：盡管它具有吸引人的性能特征，但作為一個(gè)沒(méi)有明顯輸入-輸出-接地連接的雙終端設(shè)備，實(shí)際使用起來(lái)相當(dāng)困難，因此不受歡迎；PIN 二極管也是如此（只要看看它的一些應(yīng)用電路原理圖）。也許像最近推出的 Maxim MAX38889 這樣的 IC 是一款針對(duì)超級(jí)電容備用應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化的 2.5V 至 5.5V、3A 可逆降壓/升壓穩(wěn)壓器，它們對(duì)兩者都適用嗎？（圖2）

圖 2：MAX38889 專門針對(duì)超級(jí)電容器管理；電路中也可能有電池。

對(duì)于給定的問(wèn)題，決定是否使用混合解決方案通常涉及權(quán)衡難以評(píng)估的權(quán)衡。除了每個(gè)組分克服另一個(gè)組分的一個(gè)或多個(gè)短路的明顯優(yōu)點(diǎn)之外，還存在引入新的弱點(diǎn)的許多情況。

使用超級(jí)電容混合動(dòng)力車有意義嗎？答案很簡(jiǎn)單：視情況而定。在某些情況下，新的缺點(diǎn)在應(yīng)用中是不可接受的，而在另一些情況下，新的優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)。從數(shù)量上講，模型不僅必須解決等式“是1+1《，=，還是》2？”，而且還必須評(píng)估解決方案產(chǎn)生的任何差距。您在混合（組合或合并）解決方案（而不僅僅是混合超級(jí)電容）方面的經(jīng)驗(yàn)如何？整體收益是否比任何額外的不利因素更重要？您如何判斷混合方法的優(yōu)缺點(diǎn)之間的平衡？

審核編輯：郭婷