基于超级电容的复合电源设计与应用研究

我国目前在基于超级电容的复合电源设计与应用研究上正处于不断的发展之中,超级电容相比传统电容在各项性能都有了大幅提升,其中最突出的是电量容量大,其工作原理就是利用双电层电容器的活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构而获得。此外,超级电容的充电速度和循环使用寿命等方面也有了很大的改进。     

基于TRIZ理论对超级电容的研究

能源一直是人类生存和发展中必不可少的基础,在世界各国的国民经济发展中都扮演着重要的角色。而电源作为其中重要的成员,被广泛的应用于各种领域,如航空航天高新技术、军事领域以及关系到国民经济发展的复杂系统中。伴随着目前经济的发展,能源危机、环境污染的问题凸显,为了缓解和解决这一问题。寻找高效能、低污染的新能源成为世界性的课题。超级电容以一种高容量、高功率密度、高可靠性的三高能源进入人们的视线。超级电容或与其他形式的能源结合作为备用电源或者是应急电源,或者单独使用充当峰值功率电源都被广泛应用。目前对超级电容电池储能器件的研究逐渐成为热点,笔者对现在应用较广泛的碳级电容用TRIZ理论进行分析。     

超级电容在电动汽车电池能量回馈中的应用

为了解决电动汽车制动时产生的巨大冲击电流对电池寿命的影响问题,搭建了仿真电动汽车电池测试平台,来研究超级电容对电动汽车电池能量回馈的作用效果.在VC6.0环境下开发了采集数据和控制负载的上位机软件,软件通过CAN总线与电池管理系统通信实现电池数据的采集,通过485总线与变频器通信实现负载的控制.基于上述平台,设计并完成了超级电容对电流冲击的吸收能力实验和超级电容对能量回收的影响实验.研究结果表明,超级电容能使电池从放电到充电有较长的缓冲时间,大大减少了对电池的伤害.此外,在有超级电容的情况下,电机启停周期内,可以节省较大的能量消耗,而且节省的能耗随着启停周期的减小而增加.     

模块化独立光伏储能系统及其控制策略

文中提出的模块化独立光伏系统中各独立的光伏电池基于Boost变换器运行在最大功率输出状态。所有Boost变换器的输出端共直流母线,直流母线作为高频隔离全桥DC-DC并联充电系统的输入端。直流母线的能量通过全桥DC-DC并联充电系统储存于超级电容。为使整个系统运行良好需要满足以下2个条件:其一,每个独立的Boost变换器实现最大功率跟踪控制(MPPT);其二,每个全桥DC-DC均匀分担超级电容的充电电流。由Matlab/Simulink电路仿真结果表明所采用的控制策略很好地实现了光伏电池MPPT控制,以及光伏电池产生的能量能够平稳地传递到超级电容。     

木质素基超级电容器电极材料研究进展

对木质素基双电层超级电容器电极材料、赝电容电极材料的制备技术与机理展开了综述,并对木质素基超级电容器材料的发展方向进行了展望,旨在为木质素基超级电容器材料的后续研发工作提供参考.     

基于CT取电遥信终端装置的研究

本文首先简要介绍了遥信终端装置的应用方案,结合该方案及现场实际需要,作者设计了一种基于CT取电的遥信终端装置。作者对遥信终端装置的结构、CT取电与降低系统功耗、后备超级电容、遥信终端装置地址自学习、电源管理策略、遥信终端装置安全保护措施等方面进行了深入研究。最后作者简要介绍了遥信终端装置实现的功能。     

碳纳米管/Ni/聚苯胺纤维状超级电容器的制备及其电化学性能

为提高纤维状超级电容器的电容性能,将碳纳米管(CNT)纤维进行阳极氧化预处理、金属化处理和电沉积聚苯胺后得到不同的电极材料,分别将CNT、CNT/聚苯胺(CNT-PANI)、CNT/阳极氧化/聚苯胺(CNT-O-PANI)、CNT/阳极氧化/金属化/聚苯胺(CNT-O-Ni-PANI)这4种电极材料组装纤维状超级电容器,并对其结构和电化学性能进行研究。结果表明：经过阳极氧化和金属化处理后,聚苯胺均匀、紧密地分散在碳纳米管纤维表面,并且无团聚、结块等现象;CNT-O-Ni-PANI电极材料制备的超级电容器具有优异的储能性能,其比电容和能量密度远高于其他3种电极材料;在1 A/g的电流密度下,其比电容和能量密度分别为357.8 F/g和178.9 W·h/kg;在10 mV/s的扫速下,其比电容高达1 246.3 F/g;采用CNT-O-Ni-PANI所制备的超级电容器稳定性能较好,在5 A/g的电流密度下,经过10 000次恒流充放电循环后,其电容保持率仍高达99.7%。     

超级电容器及其光伏应用

超级电容器,又叫做电化学电容器或者双电层电容器,是一种电化学电容器的总称。超级电容器和常规电容器和蓄电池之间有很大的区别。后者可以支持多达10000法拉/1.2伏,高达10000倍的电解电容器,但提供或接受不到一半的每单位时间的能量(功率密度)。相比之下,而超级电容器的能量密度是约10%的常规电池,其功率密度一般为10至100倍。这导致在更短的充电/放电周期比电池。此外,他们会容忍更多的充电和放电周期比电池。本文主要研究超级电容器结构原理及其在光伏领域的应用。     

纤维素及其复合材料在超级电容器上的应用

本文主要介绍了纤维素/碳素材料基超级电容器、纤维素/导电聚合物基超级电容器和纤维素碳材料基超级电容器的制备;并详细分析了纤维素及其复合材料基超级电容器制备过程中需考虑的主要性能（机械柔性、电化学性能、循环稳定性、可回收性与生物降解性）;最后总结了未来利用纤维素开发超级电容器需要研究的问题。     

碱木质素基多孔炭材料的制备及其在超级电容器中的应用

以碱木质素为原料,按照其与NaOH质量比(简称碳碱比) 1∶1、1∶3、1∶5进行混合,利用实验室小型管式炉热裂解制备碱木质素基多孔炭材料,对多孔炭材料进行了场发射扫描电子显微镜、粒径、有机元素和傅里叶变换红外光谱分析;并采用自制碱木质素基多孔炭材料制备超级电容器,通过循环伏安测试和恒流充放电测试分析其电化学性能。结果表明,碱木质素基多孔炭材料形貌都呈球状或半球状,有大量孔结构,表面粗糙有起伏,碳碱比从1∶1变化到1∶5,平均粒径分布逐渐减小。碳碱比为1∶1时,碱木质素基多孔炭材料制备的超级电容器电化学性能最优,随着电流密度从0. 1 A/g增加到1 A/g,其比电容从71 F/g下降到62 F/g,下降13%左右;在1 A/g的超大电流密度下充放电循环500次,比电容依然维持在62 F/g,循环性能良好。     

高应变石墨烯纱线的制备及其电化学性能

为了制备具有高应变和良好电化学性能的纯石墨烯纤维组成的纱线，通过加捻法将石墨烯纤维制备成特定扭曲结构的石墨烯纱线。结果表明：柔性扭曲石墨烯纱线表现出优异的机械性能以及出色的电性能，随着股数和捻度的增加，断裂伸长率达到11.3%,拉伸强度达到90 MPa,电导率达到53.8 S/cm。利用石墨烯纱线进一步开发出石墨烯纱线超级电容器，所得到的石墨烯纱线超级电容器具有高比电容(48.06 mF/cm²)和长循环寿命(10000次循环后电容值保持率为85%～90%)。这种简便、绿色的加捻策略为制备结构可控、高性能的石墨烯纱线作为宏观结构部件提供了一种新方法，有望在开发新型石墨烯基材料方面显示出广阔的应用前景。     

基于印刷技术制备柔性微型电容器的研究进展

柔性微型超级电容器作为一种新兴的储能器件,具有充放电速度快、功率密度大、循环寿命长等优点,在可穿戴电子设备领域中具有良好的应用前景。为实现柔性显示器、晶体管、射频识别装置及可穿戴设备等柔性电子产品的协同发展,针对微型超级电容器中存在的关键问题,阐述了制备微型超级电容器的凹版印刷法和丝网印刷方法,认为丝网印刷法工艺简单、耗时短、可集成、易实现工业化生产,该技术制备的叉指结构可在有限平面内实现离子转移;针对导电油墨的核心印刷技术,分析了无机系、有机系及复合型导电油墨研究近况,总结了复合型导电油墨制备的微型超级电容器电容特性,对其应用前景进行展望。     

木质素基超级电容器电极材料的研究进展

木质素储量丰富、含碳量高、具有大量苯环结构,是新型储能设备超级电容器电极材料的潜在原料。木质素含有大量的醚键（占总连接键50%以上）,在炭化时容易形成多酚羟基型单元,该结构在充放电过程中能够有效增强赝电容,进而提高超级电容器电极材料的电化学性能。本文综述了木质素复合电极材料、木质素基活性炭材料、木质素模板化碳材料的应用,总结了木质素基超级电容器现阶段的发展方向,展望了木质素基超级电容器电极材料的可应用领域。     

石墨烯掺杂对木质素基碳纳米纤维电化学性能影响的研究

以木质素为硫源和碳源,聚丙烯腈为氮源和助纺剂,经静电纺丝、碳化和活化等步骤成功制备出了N、S共掺杂的碳纳米纤维。同时在纺丝液中掺杂石墨烯(GNs),利用GNs对N、S的吸附固定作用,提高碳纤维中杂原子含量,以该碳纳米纤维材料为活性物质,制备得到超级电容器。结果表明,制备的超级电容器在以6 mol/L KOH为电解液的双电极系统中具有良好的电化学性能,GNs掺杂前后超级电容器比电容从114.6 F/g增大到253.4 F/g,等效串联电阻从24.1Ω减少到6.8Ω,能量密度从3.96 Wh/kg提高到8.99 Wh/kg。     

专利视角下储能技术研究热点分析

随着我国新能源产业的兴起,作为重要支撑和辅助技术的储能技术在产业发展的道路上越来越受到人们的重视。而专利是技术创新的重要信息载体,是评价技术创新水平和分析技术创新热点的重要途径。研究基于近年我国在物理储能、电化学储能以及电磁储能三个方面专利申请数量的分布及变化趋势,发现飞轮储能技术、锂离子电池技术和超级电容储能技术是未来研究的热点方向,特别是超级电容储能技术在电力系统中将会备受关注。     

美国研究出新型电池 几秒内给手机充满电

正美国研究人员近日公布了他们研制的一种新型电池,纳说:"目前我们正在寻找商业合伙人,帮助我们大量生产我们的石墨烯微型超级电容器。"理查德卡纳说,对于超级电容器来说,它再"快"也不过是数量上的升级,"小"才是其最大价值。他表示:"一直以来,电子产品的微型化、小型化,常常会遭遇储能     

NiMn-LDH/MnMoO4/CC柔性复合电极的制备及其赝电容性能

为提升层状双氢氧化物(LDH)的电化学性能及其在柔性超级电容器方面的应用，采用分步水热法在碳布(CC)表面先后生长MnMoO₄和镍锰层状氢氧化物(NiMn-LDH)纳米片，得到复合纳米阵列电极NiMn-LDH/MnMoO₄/CC。分别以该柔性电极和AC/CC作为正极和负极，组装成NiMn-LDH/MnMoO₄/CC//AC/CC柔性超级电容器。测试结果表明，该柔性电极在1 A·g^-1电流密度时比电容为2 304.5 F·g^-1,20 A·g^-1时倍率为78.2%。该器件可提供的最高能量密度为20.5 Wh·kg^-1,最大功率密度为4 804.1 W·kg^-1;经10 000次循环后电容保持率达到96.6%。此外，此柔性器件电极经扭曲后的比电容仍可保持正常状态的96.0%,具有较好的柔韧性和电化学性能。     

柔性石墨烯/聚苯胺复合纤维的制备及电化学性能

为了开发柔性石墨烯基功能复合纤维材料,分别制备了氧化石墨烯和盐酸掺杂聚苯胺,将两者混合后利用湿法纺丝制备了氧化石墨烯/聚苯胺复合纤维,并通过化学还原得到石墨烯/聚苯胺复合纤维。对所制备的复合纤维结构、力学性能及电化学性能进行了表征和测试分析。结果表明,所制备的石墨烯基复合纤维由石墨烯片堆叠的蜂窝状框架和包裹的聚苯胺颗粒构成,氧化石墨烯/聚苯胺复合纤维断裂伸长率高达14.92%,还原后仍可保持在5.57%,断裂强度为25.55 MPa,其比电容可达72.95 mF/cm 2。说明复合纤维具有良好的柔韧性和优异的电化学性能,为其在柔性电极、智能可穿戴方面提供了开发应用的潜力。     

石墨烯基超级电容器研究

石墨烯是一种单原子层石墨材料,其晶格是碳原子构成的二维蜂巢结构。石墨烯由于无毒、化学和热稳定性极高、高电子迁移率及超高强度,因而具有重要的科学意义和广泛的应用价值。目前已有几种生产石墨烯的方法,但大量生产石墨烯的方法有待于更进一步开发研究,以及在此基础上有望开发出高性能的石墨烯基超级电容器。     

超级电容器隔膜制备及其孔隙率对电化学性能的影响

根据隔膜性能要求,采用低浓轻刀打浆和高浓磨浆两种方式制备微纤化纤维,对制备的隔膜进行了物理性能检验,并针对不同孔隙率隔膜制备的超级电容器进行了电化学性能分析。结果表明,与低浓轻刀打浆方式相比,高浓磨浆可以有效地保留纤维长度,提高纤维长径比,在打浆度为85°SR时,隔膜抗张强度达到0.55kN/m,孔隙率为67%,葛尔莱透气度为41.7μm/(Pa·s)。随着隔膜孔隙率的提高,超级电容器的比电容在0.5 A/g电流密度下逐渐增大;孔隙率为68%的隔膜制备的超级电容器循环伏安特性曲线呈明显的矩形,表现出良好的电容性能。