由于缺乏連續(xù)、穩(wěn)定、可靠的電源輸入，智能故障指示器中的收集模塊和收集模塊需要使用超級(jí)電容或電池等儲(chǔ)能元件作為備用電源。以下分析了幾種常見(jiàn)儲(chǔ)能元件的特點(diǎn)。歡迎業(yè)內(nèi)同仁留言討論。

1.鉛酸電池

鉛酸電池自發(fā)明以來(lái)已有100多年的歷史。特別是自20世紀(jì)以來(lái)，鉛酸電池經(jīng)歷了許多重大改進(jìn)，提高了能量密度、循環(huán)壽命、聚合物電池放電等性能。它在化學(xué)電池中一直占有很大的優(yōu)勢(shì)，特別是由于其自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，電解液的消耗量非常小，在使用壽命周期內(nèi)基本上不需要維護(hù)電解液。自放電電流小，技術(shù)成熟，價(jià)格低廉。它已被廣泛應(yīng)用于許多需要備用電源的地方。

鉛酸電池基本上是一種浮動(dòng)充電類型的電池，不適應(yīng)快速大電流充放電，雖然行業(yè)技術(shù)人員花了很多努力來(lái)改善，其壽命不太理想，鉛酸電池充放電頻率一般只有幾百次，溫度和壽命影響更大，在室外高溫環(huán)境中，隨著溫度上升的使用壽命將顯著降低，戶外智能配電終端配置鉛酸電池壽命一般不超過(guò)3年。

與鋰電池相比，鉛酸電池的蒸發(fā)熱仍然很小，即在相同的容量下，電池的重量和體積都很大。其次，由于鉛酸電池含有重金屬鉛，鉛泄漏會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，危害人類健康，不符合環(huán)境保護(hù)發(fā)展的要求。

2.鋰電池

鋰電池一般是指鋰電池，主要通過(guò)在正和負(fù)之間移動(dòng)鋰離子來(lái)實(shí)現(xiàn)充放電。它是近年來(lái)發(fā)展迅速的一種新型動(dòng)力電池。由于不含重金屬元素，其對(duì)環(huán)境的危害程度小于鉛酸電池。此外，鋰電池還考慮了以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)單電壓高，能量密度高

單個(gè)鋰電池的工作電壓為2.7-4.2V，單個(gè)鉛酸蓄電池電壓(2)V)高，可以減少電池的使用面積。與鉛酸電池相比，鋰電池的能量密度增加了3-4倍，同樣體積的鋰電池可以長(zhǎng)期保持負(fù)荷供電。

(2)充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)

鋰電池的充放電循環(huán)壽命可達(dá)2000倍以上。

(3)耐熱，使用安全

(-20~50℃)，新型鋰電池還能更好地解決電池碰撞時(shí)的危險(xiǎn)，降低了客戶使用時(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

(4)自放電率低，無(wú)記憶

鋰電池自放電電流小，無(wú)記憶能力，可隨用。

(5)充放電電流倍數(shù)高

鋰電池的正常電流可達(dá)0.5C，大放電電流高達(dá)2C以上。

鋰電池作為一種新型動(dòng)力電池，其應(yīng)用越來(lái)越普及，但也受到以下缺陷的制約：

成本較高，價(jià)格較高

在同等儲(chǔ)能容量下，鋰電池的平均價(jià)格約為鉛酸電池價(jià)格的3倍。

充電和放電不要太多，控制電路需要保護(hù)

過(guò)度放電會(huì)導(dǎo)致鋰離子活性物質(zhì)的分解和破壞。方式過(guò)度充電都會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞甚至鋰電池的性能。因此，鋰電池必須配備充放電保護(hù)電路(部分鋰電池已內(nèi)置)。

3.超級(jí)電容

超級(jí)電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和化學(xué)電池之間的儲(chǔ)能元件，具有的性能?？紤]到化學(xué)電池的高能密度和物理電容器的穩(wěn)定充放電性能，其儲(chǔ)能過(guò)程不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化。因此，其儲(chǔ)能過(guò)程是可逆的，超級(jí)電容器可以反復(fù)充放電100000次以上。其特點(diǎn)還包括：

(1)充放電性能好，無(wú)需限流和充放電控制電路，可實(shí)現(xiàn)大電流充放電，特別適用于沖擊負(fù)載和峰值能量?jī)?chǔ)存，與傳統(tǒng)物理電容一樣簡(jiǎn)單。

(2)容量很大，單個(gè)超級(jí)電容的大容量可達(dá)2300F，儲(chǔ)存能量大。

(3)泄漏電流小，電壓保持時(shí)間長(zhǎng)。

(4)儲(chǔ)存和耐用，可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)使用。

(5)溫度范圍廣，可達(dá)-40~85℃，適用于戶外端應(yīng)用環(huán)境。

與化學(xué)電池相比，超級(jí)電容器也存在能量密度高的缺陷，大約是鋰電池能量密度的十分之一。因此，超級(jí)電容器不適用于輕型和小型電源。

4.應(yīng)用總結(jié)

下面簡(jiǎn)要介紹幾種后備電源方案。

(1)基于超級(jí)電容的備用電源方案

由于超級(jí)電容具有耐高低溫、免維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)的良好特性，因此在有高溫(60)℃)及低溫(-40℃)在此前提下，容量基本沒(méi)有變化，這對(duì)于長(zhǎng)期處于室外惡劣環(huán)境中的配電設(shè)備來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要的性能。實(shí)踐證明，配電終端超級(jí)電容器的實(shí)際使用壽命可達(dá)5年以上，而鉛酸電池在同等條件下的使用壽命通常不到3年。使用超級(jí)電容器作為備用電源，可以在智能配電終端的生命周期維護(hù)，有利于提高智能配電終端的穩(wěn)定性、可靠性和便利性。

(2)基于超級(jí)電容-蓄電池的混合電源方案

超級(jí)電容器具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電效率高、高低溫性能好、放電容量大、鉛酸電池儲(chǔ)能密度大、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，超級(jí)電容器和鉛酸電池可以用作儲(chǔ)能模塊。線路故障后，鉛酸電池為配電終端提供工作電源，超級(jí)電容器為操作機(jī)構(gòu)提供大功率操作電源。這種方案不僅實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期備用電源，而且滿足了頻繁操作電源和大功率短時(shí)間的脈沖功率要求。

(3)基于電池電容的電源方案

電池電容器是一種安全性高、溫度范圍寬的新型超級(jí)電容器(-40)℃-85℃)，高的泄漏電流(自放電率小于1%)和長(zhǎng)壽命(超過(guò)10年)。電池電容器不僅具有電池的能量密度特性，還具有超電容的電容特性，其充放電范圍為2.5V-4.5V，容量達(dá)到360F(120mAh)，后備電源方案適用于智能故障指示器中的收集模塊。