变电站电容器电极添加石墨烯后的性能变化

将多层石墨烯作为变电站超级电容器极片的导电剂,并将制备所得电极与导电剂为10%炭黑所得电极的性能进行对比。研究发现,所得超级电容器的等效串联电阻随多层石墨烯含量的增加而减小,当多层石墨烯的含量大于6%时,超级电容器的等效串联电阻的下降速度较慢,电极的比电容先增大后减小,当多层石墨烯的含量为6%时,电极比电容达到最大。与10%炭黑电极相比,含量为6%的多层石墨烯电极的比电容较大且等效串联电阻较小,当以1.2 A/g的电流密度在0~2.8 V循环1 000次时,电容衰减率小于1.8%。     

2.7V/1500F聚合物电容器制备与性能

以中间相沥青为前驱体,以KOH和CO2为活化剂,采用物理—化学联合工艺制备了高比表面积的超级电容器用活性炭电极材料;以所制备的活性炭为电极材料制备了2.7V/1500F聚合物超大容量电容器,并对其充放电特性、容量、内阻、循环性能、漏电流、安全性能进行了测定。实验结果表明:所制备的活性炭为电极材料制成的碳基超级电容器,其充放电曲线表现出良好的电容特性,实际容量可达1 670F,活性物质的克容量为110.6F/g,电容器内阻在6mΩ以下;在大电流放电条件下,电容器的能量密度可达5.96 Wh/kg,5 000次循环后容量无明显的衰减现象。过充、短路、挤压和针刺四项安全测试测试结果良好。     

预嵌锂石墨负极超级电容器的性能

以活性炭作为正极、预嵌锂石墨作为负极,制备高能量密度超级电容器。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗谱进行电化学性能测试。与传统双电层电容器(EDLC)相比,制备的超级电容器具有良好的电化学性能,工作电压从2.5 V提高到3.8 V,能量为EDLC的3.16倍;以200 m A/g的电流在2.2~3.8 V循环2 000次,放电电容保持率约为98.2%。     

预嵌锂石墨材料制备超级电容器性能试验研究

制备变电站超级电容器的正极为活性炭,负极为预嵌锂石墨,通过恒流充放电、交流阻抗谱、循环伏安等方法对所制备电容器的电化学性能进行测试。通过与传统双电层电容器相比较可发现,制备的超级电容器所具备的电化学性能较好,其工作电压从2.2 V升至3.8 V,且能量为传统双电层电容器的3.58倍;当以200 m A/g的电流在2.0~3.8 V下循环2 000次时,其放电电容的保持率可高达97.8%。     

LiBOB-尿素离子液体在超级电容器中的应用

合成双草酸基硼酸锂(LiBOB)-尿素离子液体新型电解质,并以高比表面的活性炭为电极材料,装配成模拟电容器,对其电容特性进行了系统研究.结果表明,该超级电容器的比电容达到92 F/g,工作电压可达2.0 V以上,循环充放电近2 000次后容量损失小于8%.离子液体在超级电容器中表现出良好的电化学兼容性,具有良好的热稳定性,是超级电容器非常有前景的新型电解质.     

超级电容器螺环季铵盐基电解液的共溶剂研究

考察己二腈(ADN)、γ-丁内酯(GBL)和碳酸丙烯酯(PC)分别用作电解液1 mol/L SBPBF4/AN的共溶剂(共溶剂质量分数为10％),对活性炭基超级电容器电化学性能的影响.使用不同共溶剂调制的电解液的超级电容器,均能在0～3.00 V的电压窗口内正常工作,但使用GBL的电解液抗氧化性不强,制备的超级电容器循环稳定性与功率特性较差.使用PC的电解液耐氧化能力较好,制备的超级电容器以1 A/g的电流在0～3.00 V循环4 900次后的电容保持率高达95.1％(基于化成后的电容计算),比能量与比功率分别可达35.1 Wh/kg和8 130 W/kg.ADN作为共溶剂虽然黏度较高,制备的超级电容器经耐压测试内阻偏大,但是循环与倍率性能与使用PC共溶剂时相近.     

多层石墨烯用作超级电容器电极导电剂

将多层石墨烯用作超级电容器的导电剂,并与10%炭黑为导电剂的极片进行对比。随着多层石墨烯含量的增加,超级电容器的等效串联电阻减小,但含量超过5%后,减小不明显;电极比电容先增大、后减小,当含量为5%时达到最大。5%多层石墨烯电极与10%炭黑电极相比,倍率特性略差,但可在增加活性材料含量的同时获得较大的比电容(117.4 F/g)和较小的等效串联电阻(1.18Ω),以1.2 A/g的电流在0~2.7 V循环1 000次,电容衰减率不超过1.5%。     

超级电容器用m-Gr/CNT复合材料的制备

以改进Hummers法制备的氧化石墨烯和碳纳米管(CNT)为原料,通过高温还原和低温造孔,一步制备多孔石墨烯(m-Gr)/CNT复合材料.研究m-Gr/CNT复合材料作为导电剂,对活性炭基双电层超级电容器的影响.m-Gr/CNT导电剂可增加电解液与材料的接触,为离子的穿梭提供有利途径.加入m-Gr/CNT复合导电剂的软包装超级电容器,以5 A/g的电流在0.01～3.20 V循环15000次,电容保持率为91％,放电比电容由初始值141.3 F/g降到128.6 F/g.     

锂离子电池材料在超级电容器中的应用

采用LiCoO2+AC(活性炭)作为超级电容器的正极材料、AC为负极材料,采用锂离子电池电解液LB-315组装成超级电容器,研究了以上锂离子电池材料对超级电容器电化学性能的影响.研究结果表明,LiCoO2+AC电极中LiCoO2与AC最佳质量比为4:1,其在电流密度为3 mA/cm2进行充放电性能实验时,首次放电比容量为235.0 F/g,经过1 000次循环后,衰减到204.1 F/g,具有较好的循环性能.AC/LiCoO2+AC超级电容器较AC/AC超级电容器的自放电性能有所改善.     

卷绕型超级电容器的电容特性

以高性能活性炭为电极材料,采用锂离子电池和铝电解电容器的制作工艺,制备出尺寸为Φ12 mm×20 mm的卷绕型超级电容器.通过BET比表面积、扫描电镜、激光粒度和振实密度对活性炭进行了分析;通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法,对超级电容器的充放电特性、功率特性、电容量、内阻、漏电流和循环寿命等进行了研究.活性炭的比表面积为1 770 m2/g,总孔容为0.831 6 ml/g,平均孔径为1.880 nm,平均粒径为5.19 μm,振实密度为0.41g/cm3.制备的超级电容器为2.5 V/6.0 F,直流内阻为150 mΩ,交流内阻为58 mΩ,功率特性和循环性能良好.     

电子封装用复合导热绝缘环氧胶粘剂的研制

以环氧树脂E-44为基体,通过加入不同量和种类的导热绝缘填料氮化硅、氮化硼、氧化铝、碳化硅来调节胶粘剂的导热性能,通过加入不同量的增塑剂来调节胶粘剂的粘度和韧性以适应于工业化涂布生产.重点研究了胶粘剂的粘度、导热性等性能与配方之间的关系,确定了一种适合于工艺生产、综合性能良好的电子封装用导热绝缘环氧胶粘剂.当复合填料中氮化硅、氧化铝、氮化硼的质量分数分别为环氧树脂基体的25%、25%、10%时,体系的导热率最高为2.66W/m·K,为纯环氧树脂基体的11.6倍.     

Supercapacitor Thermal Modeling and Characterization in Transient State for Industrial Applications

A new thermal model, which allows temperature distribution determination inside a supercapacitor cell, is developed. The model is tested for a supercapacitor based on the activated carbon and organic electrolyte technology. In hybrid vehicle applications, supercapacitors are used as energy-storage devices, offering the possibility of providing the peak-power requirement. They are charged and discharged at a high current rate. The problem with this operating mode is the large amount of heat produced in the device which can lead to its destruction. An accurate thermal modeling of the internal temperature is required to design a cooling system for supercapacitor module, meeting the safety and reliability of the power systems. The purpose of this paper is to study the supercapacitor temperature distribution in steady and transient states. A thermal model is developed; it is based on the finite-differential method which allows for the supercapacitor thermal resistance determination. The originality of this paper is in the fact that a thermocouple (type K) was placed inside the supercapacitor from Maxwell Technologies. A test bench is realized. The cases of supercapacitor thermal distribution using natural and forced convection are studied. Simulations and experimental results are reported to validate the proposed model. The results obtained with this model may be used to determine the cooling system required for actual supercapacitor applications.      

车用超级电容器应用设计

超级电容器作为辅助动力源或是主动力源在车辆上的应用越来越多。充分认识超级电容的特性在超级电容应用设计过程中很重要。文章探讨了几个在设计过程中需要注意的参数,然后举例说明了在不同情况下超级电容的设计方法。通过这些设计示例,能够充分了解超级电容使用的场合及其特点。     

非对称型电化学超级电容器的研究进展

非对称型电化学超级电容器是一种介于超级电容器和二次电池之间的新型储能元件,它同时具备超级电容器和二次电池的特性,即高的比能量和比功率、良好的快速充放电能力和循环性能。综述了非对称型电化学超级电容器的工作原理和研究进展。     

电化学超级电容器建模研究现状与展望

电化学超级电容器简称超级电容器,作为一种新型的储能装置在电力系统中具有广阔的应用前景。建立一个能精确反映实际工作特性的模型对于超级电容器的合理使用、性能优化和系统仿真具有重要的研究意义。本文介绍了超级电容器的基本工作原理,综述了现有的各种超级电容器模型,详细分析了各种模型的特点和适用范围,针对在工程中应用最多的等效电路模型进行了实验验证,并对实验结果和模型结构进行了深入探讨,通过分析超级电容器建模研究现状和存在的不足,展望了超级电容器建模研究的发展趋势和研究重点。     

基于系统辨识的电化学超级电容器建模

各种不同类型电化学超级电容器的工作机理有较大区别,为克服机理分析法不适合机理复杂系统的建模和通用性差的缺点,提出一种基于系统辨识方法建立的电化学超级电容器模型。首先计算确定辨识实验数据的采样周期和长度,并采用小波分析对其进行滤波处理;针对模型结构辨识问题,利用行列式比定阶法确定模型阶次,然后在此基础上辨识模型参数;最后对模型进行仿真分析和验证。结果表明,文中建模方法可行有效,所建立的模型可以准确描述超级电容器的特性,同时待辨识数据经过小波滤波处理后可以有效提高模型精度。     

一种用于轮胎吊节能系统的超级电容器电压均衡策略

针对超级电容器在串联中存在的问题,分析了一种超级电容器电压均衡控制策略的模型,在此基础上提出了一种适用于轮胎吊(RubberTyred Gantry Crane简称RTG)节能系统的超级电容器电压均衡方法--主动型电压均衡法,它具有均衡速度快且效率高的特点.在详细分析了该方法工的作原理和完成电压均衡电路的设计后,对超级电容器串联模块进行了仿真分析,结果表明主动型电压均衡法能够有效的避免单体过压,提高了超级电容器的工作可靠性,在超级电容器RTG节能系统中具有较高的实用价值.     

一种超级电容器快速电压均衡方法的研究

提出了一种超级电容器电压均衡控制策略的模型,并在此基础上提出了一种新颖的超级电容器电压均衡方法--平均值电感储能电压均衡法.介绍了该方法的工作原理,详细地分析了工作过程,并给出了占空比的调节规律和关键器件电感参数的设计原则.仿真分析表明该方法电压均衡速度快、精度高.具有很高的潜在应用价值.     

超级电容器在电力驱动系统中应用

超级电容器问世已有二十几年,至今被广泛应用在智能化仪器仪表中,被人们所认知。大容量超级电容器在现代电力驱动系统中的应用是近几年刚刚出现的新技术。本文作者为了推动超级电容器在电力驱动系统的应用范围,将根据自己的工程实践向读者展示超级电容器在电力驱动系统中的应用原理和实际效果。     

风电潮流优化控制系统的超电容均压策略

超级电容器是风电潮流优化控制系统中的关键储能元件之一,而高效可靠的串联均压策略是其实现中大功率场合应用的前提,为较好地实现均压效果,引入了一种超电容电压均衡控制策略的模型,并在此基础上提出了一种新颖的超电容电压均衡方法—相邻电感储能电压均衡法。该方法实时检测超电容组中各电容器电压,以电感为能量传递媒介,以半导体开关管为控制开关,将电压高的电容器能量转移到电压低的电容器中,实现了各超电容器的电压均衡。在详细介绍了该方法的工作原理后,给出了控制开关占空比的调节规律和电感参数的设计原则。最后,对两组串联超级电容器模块分别进行了仿真和实验,结果表明该方法极大地改善了超电容模块的电压一致性,电压均衡速度快、精度高,在风电潮流优化控制系统中有较高的应用价值。