电化学电容器的设计

电化学电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型元器件,它比传统电容器具有更高比电容量和比能量,比电池具有更高的比功率,具有广泛的应用前景。详细介绍了电化学电容器的分类及设计过程,讨论了电化学电容器设计过程中注意的几个重要问题:结构单元的设计,电极的设计和制备,电极厚度和材料性能,等效串联电阻,电解质,隔膜,电压平衡,装配和封装。     

碳基电化学电容器及其研究进展

电化学电容器与常规的电解电容器相比,显著地提高了比能量;而与电池相比,虽然比能量较低,但其比功率却是电池的数量级倍数。用于制造电化学电容器的材料可分为碳基材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。与其他材料相比,碳基电化学电容器是目前已较好商业化的一种。简要介绍了碳基电化学电容器的工作原理、特点及应用,并简要介绍了碳材料的制备和改性。通过改性可以增加表面积和孔隙率,从而提高电容器的比容量。简要评述了电化学电容器用碳材料的研究进展     

发展中的电化学电容器

详述了电化学电容器的特点:可高倍率充放电,充放循环寿命远大于可充电电池,它在充放电过程中产生的热效应小于电池充放电过程中产生的热效应。讨论了各种类型的电化学电容器:双电层电容器、吸附作用产生的准电容、混合电化学电容器、导电聚合物氧化还原超电容器和复合电极电化学电容器。阐述了超级电容器的各种应用;指出它是具有发展前景的一种能量贮存利用装置。     

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。     

电动汽车能量存储技术概况

叙述了电动汽车能量存储技术的发展 ,说明了不同类型电动汽车对动力电池的要求不同 ,着重分析了动力电池 (包括铅酸电池、MH Ni电池 ,锂离子蓄电池和ZEBRA电池等 )技术现状以及优缺点。铅酸电池比能量低 ,技术成熟 ,价格便宜 ,在电动车辆中应用普遍。镍金属电池 ,特别是MH Ni电池 ,比能量和比功率较高 ,实现了商品化 ,目前已经作为铅酸电池的可替代动力电池。锂离子蓄电池是动力电池的发展热点 ,与前两种动力电池相比 ,具有更高的比能量和比功率 ,寿命长 ,是一种绿色环保电池。此外 ,对燃料电池、超级电容器和飞轮电池作了扼要介绍。动力电池的发展与电动车辆的需求密切相关 ,目前混合电动车辆发展迅速 ,其辅助动力电池需要高比功率特性 ,以提高车辆的动力性和经济性。     

一种正在迅速发展的贮能装置--超电容器

介绍了一种贮能装置——超电容器(或电化学电容器)的发展概况、基本原理、电极材料、电解液以及它目前的应用领域与可能的应用领域。由于超电容器具有一系列优良的特性,因而目前的发展方向主要落在与电池组成混合电池,用作辅助电源(电动车、混合电动车中)。由于它具有大的比功率与快充特性,超电容器能在车辆启动、加速、爬坡时提供瞬时大功率。并利用车辆正常运转时对超电容器充电,能缩小电池的尺寸。因而超电容器是一种具有前景的贮能装置。     

碳基电化学双层电容器的研制

碳基电化学超电容器作为一种新一代储能系统具有广泛的应用前景.组装了双电层电容器,直流充放电、循环伏安以及交流阻抗等实验显示其具有良好的电化学性能,活性物质的比容量为173.2 F/g,在大功率充放电条件下活性物质的比能量大于5.0 Wh/kg,同时具有105以上的循环寿命.由电化学电容器与MH-Ni电池组成的复合电源系统的脉冲放电性能得到显著改善,可望在移动通讯等领域获得广泛的应用.     

活性炭-锰氧化物电化学混合电容器的研究

以高性能活性炭作为负极材料、自制纳米锰氧化物干凝胶作为正极材料,组成电化学混合电容器,研究了此电容器在7 mol/L KOH溶液中的电化学性能.其最大充放电电压可以达到1.4 V,比能量和比功率分别达到6.5 Wh/kg和30 kW/kg.     

高比能量电化学电容器及材料的进展

介绍了电化学电容器电极材料中高比电容材料的研究进展,包括RuO2基材料、过渡金属氧化物基材料和导电聚合物。总结了最近提出的碳纳米管阵列电容器、嵌入化合物电容器及纳米门炭电容器等高比能量电化学电容器,结合它们的研究现状,分析了高比能量电化学电容器及材料的发展趋势。     

新型复合电化学电容器的研究

在单体碳/碳型双电层电容器的电极中分别添加一定量具有高容量性质的活性物质,构成正、负复合电极,活性物质经激活后即可在两极存储电能。该新型复合电容器与原碳/碳型双电层电容器相比,具有更高的稳定工作电压以及较高的单电极比容量,可有效改善双电层电容器的比能量及安全性能。根据所加活性物质比例及所选工作电压之不同,比能量可增加45%～70%。经不同电流密度恒流充放电试验,复合电容器的功率密度、充放电效率及循环寿命等性能良好,高容量活性物质的添加对双电层电容器较高的自放电现象具有一定的抑制作用。     

电动公交车用超级电容器的研究

超级电容器是一种介于传统静电电容器和化学电源之间的新型储能元件,它具有比静电电容器高的容量。和电池相比,它具有较高的功率密度。恒流充放电实验证明使用该材料制备的电容器具有良好的大电流充放电性能以及较长的循环寿命,是一种具有发展潜力的超级电容器。介绍了超级电容器在纯电容公交车上作为主要驱动能源使用的情况。     

新型贮能元件——超级电容器

超级电容器是其贮能特性介于普通电容器和蓄电池之间的贮能元件。它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长的优异特性。它与蓄电池组合成的混合动力电源，可以满足多种用电设备对电源提出的功率密度和能量密度的要求。     

阶梯式快速混合储能系统设计及控制策略研究

针对微风、弱光条件下,风能、太阳能发电系统中储能设备效率低的问题,提出超级电容器阶梯式快速储能模型,并以超级电容器和锂电池为基本储能元件设计了阶梯式快速混合储能系统。基于超级电容器快速充放电的特点,将多个超级电容器串联,设计了一种阶梯式快速储能设备。利用锂电池能量密度大的特点,将阶梯式快速储能设备与锂电池结合,设计实现了一种阶梯式快速混合储能系统。该系统可实现充电、控制、保护和显示等功能。经过试验验证,该系统可解决风力、光伏发电机在微风、弱光状态下,电池低电压运行的储能问题,有效提高了微能的利用率。     

MoO_2/GP-GP有机系电化学混合电容器的研究

以石墨烯(GP)为正极,MoO_2/石墨烯复合材料为负极组装有机系混合电容器,选定0.7~4.5 V为混合电容器的电压范围,对混合电容器的正负极质量比进行优化,实验结果表明,正负极质量比mGP/mMoO_2/GP为3.6时,电容器可以同时获得较高的能量密度和功率密度,表现出良好的整体性能。     

独立光伏系统混合储能控制策略研究

对独立光伏系统中混合储能系统的控制策略进行了研究。提出了一种新的基于模式识别的仿人智能控制策略。该策略首先要求蓄电池DC-DC恒流输出,超级电容DC-DC恒压输出;然后通过观测超级电容电压识别出系统当前模式,运用规则推出蓄电池电流的改变量和蓄电池电流变化率的限制值,从而可以使蓄电池电流平稳并且随负载变化而变动。理论分析和实验证明该策略可以使超级电容优先吸纳负载波动量,蓄电池电流平稳且随负载变化而变动。该策略较好地实现了混合储能系统的控制目标,并且简便易行,有较高的性价比。     

电动汽车复合电源系统仿真研究

当前,电动汽车用蓄电池的比能量和比功率还不能达到理想的要求,将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容—蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足。综合考虑运用两种储能系统的优缺点,解决了电动汽车续驶里程与加速爬坡性能之间的矛盾。在MATLAB/Simulink环境下对复合电源系统中重要模块进行仿真,测试结果显示,采用超级电容—蓄电池的复合电源系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能和能量利用率。     

基于复合储能系统的微网联络线功率优化

风电资源具有波动性、随机性,直接接入电力系统会对电力系统的安全稳定运行造成影响,因此提出一种基于超级电容器、蓄电池和压缩空气储能组成的复合储能系统。超级电容器和蓄电池组成平抑短时间尺度功率波动的储能系统;压缩空气储能组成长时间尺度下削峰填谷的储能系统,根据上下限功率约束控制联络线功率。建立考虑寿命损耗的复合储能系统成本模型。仿真结果验证了所提复合储能系统的有效性,且相比于其他储能方案,其具有更好的经济性。     

平抑风电功率波动的新型储能系统控制策略

风电功率波动率是并网考核的重要内容之一,并网功率波动率过高将影响电力系统正常运行,基于传统混合储能系统,提出了一种“一组超级电容器+三组蓄电池”组成的新型混合储能系统。其中,超级电容器用于平抑高频功率波动,两组蓄电池作为充放组用于交替平抑低频正、负功率波动,另外一组蓄电池作为补充组,当充放组蓄电池达到满充、满放时接替其工作。在计及蓄电池寿命损耗的基础上,建立了储能系统成本模型。仿真分析表明本方案可实现风电功率波动率的优化,且相较于对比方案,本方案可有效提高蓄电池使用寿命从而降低成本投资。