降低双电层电容器等效内阻的实验研究

为降低双层电容器等效内阻,扩大其输出电流,分析了双电层电容器内阻的形成机理,得出其等效串联内阻的主要影响因素为高电导率电解液的选取、极化电极的制备、极化电极和集电极的接触电阻以及封装工艺等。据此,用高比表面积的工业活性炭制备出比电容高达143.73F/g,等效串联内阻仅为113mΩ的电极材料。对电解液浓度、极化电极、集电极以及隔膜等因素影响的实验分析表明:降低双电层电容器等效串联电阻的有效措施为减少集电极和极化电极、引线和电极之间的接触电阻,采用低电阻率的高性能电极材料和电解液。     

增塑型聚合物双电层电容器的研究

研究了以活性炭为极化电极材料,PAN/EVA共混膜为固体电解质的增塑型聚合物双电层电容器(PDLC)的循环伏安特性和充放电性能。测试结果表明:以0.5mol/L四乙基四氟硼酸铵(TEATFB)/碳酸乙烯酯(EC)/碳酸二乙酯(DEC)溶液增塑的聚丙烯腈(PAN)/[聚(乙烯 醋酸乙烯)]EVA共混膜,其电导率为7.35×10-4S·cm-1,电化学窗口≥4.5V。由该膜组成的聚合物双电层电容器,其循环伏安特性呈现不对称性,离子在聚合物电解质中的扩散过程中所受的粘滞性阻力是产生循环伏安曲线不对称性的原因。该聚合物双电层电容器的活性炭物质放电比容量可达27.3F/g,并且具有较好的自放电性能。     

低内阻炭基双电层电容器的实验研究

双电层电容器是能量密度和功率密度介于电池和传统静电电容器间的新型储能元件。但内阻过大限制了其应用范围。当用作大功率电源时，必须降低其等效串联内阻(ESR)。该文通过建立数学模型，从理论上分析了双电层电容器ESR的形成原因，得出双电层电容器的ESR主要由引线、集电极和极化电极的电阻、电解液的电阻及极化电极与集电极之间的接触电阻组成。降低电容器内阻，应降低上述电阻。通过交流阻抗谱试验证明了理论分析和数学模型的正确性。同时，通过试制电容器样品，研究了极化电极、电解液、集电极、隔膜对其ESR的影响，并探讨了双电层电容器的串并联特性。     

煤基活性炭用作双电层电容器电极材料

以云南小发路煤矿产无烟煤为原料,KOH为活化剂制取双电层电容器用高比表面积活性炭电极材料。系统考察了活化剂用量、活化时间和活化温度对活性炭电容特性的影响。研究结果表明,在mKOH/m无烟煤=4、升温速度为4℃/min、活化温度为750℃及保温时间为1h的工艺条件下,可制得双电极比电容达69.7F/g的无烟煤基高比表面积活性炭,由它组装的模拟双电层电容器具有良好的充放电性能和循环性能。     

微波辐射制备双电层电容器用竹炭

以毛竹废弃物为原料,KOH为活化剂,采用微波加热法制备出双电层电容器用活性炭.研究了不同微波功率对活性炭比电容量的影响,并考察了竹炭双电层电容器的充放电特性.结果表明:在KOH与毛竹质量比例为2∶1、微波功率为720 W和辐射时间为15 min时,制备出的活性炭比电容量达244.2 F/g,而且稳定性很好.     

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.     

降低双电层电容器等效串联内阻的研究进展

综述了国内外高功率内阻超级电容器的最新研究进展。超级电容器是介于传统静电电容器和电池之间的一种新型能源器件,兼有前者功率密度大和后者能量密度高的优点。通过介绍国内外研究的双电层电容器的不同等效电路图,分析其等效串联内阻的形成原理,得出该内阻的主要影响因素为电解液的选取、极化电极的制备、极化电极和集电极的接触电阻以及封装工艺并总结了国内外研究的有效降低该内阻的措施与方法。     

表面修饰活性炭的电容器电极

研究了聚苯胺修饰活性炭作为双电层超级电容器电极的电化学行为。利用苯胺在活性炭(AC)表面的吸附在位聚合所形成的聚苯胺(PAn)修饰层提高活性炭的电导率,改进活性炭的孔结构和孔径分布。还可以利用PAn自身的储能特性,提高双电层超级电容器(DLSCs)电极储能能力。经PAn表面修饰的活性炭电导率提高至7.6×10-2S·cm-1;比表面积由1045m2·g-1下降至729.3m2·g-1,但中孔分布比率增大,孔径分布更加平均,经充放电性能测试,放电比容量由31F·g-1提高至43F·g-1。     

超高功率型双电层电容器的研制

双电层电容器作为一种新型的功率储能器件,具有储能密度高、放电功率大、环境适应能力强等特点.利用涂覆工艺制备了活性碳电极,设计了具有低直流内阻特点的双电层电容器结构,并在此基础上组装了超高功率双电层电容器.经过直流放电、短路放电、温度特性、寿命特性的电化学特性测试,结果显示该电容器峰值功率密度达到16.54 kW/kg,...     

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。     

密封AA型双电层超电容的研制

以多孔活性碳为原料,以目前工业化较为成熟的MH/Ni电池制作流程,配以合适的制备工艺,制作出密封AA型双电层超电容,对电容器的充放电行为、内压特性、循环伏安及交流阻抗等进行了初步研究.结果表明:所得双电层超电容器具有较好的综合性能,电容器比能量和能量密度分别达到了1.13 Wh/kg和2.24 Wh/L.     

双电层电容器的应用模型

回顾了双电层电容器的理论模型形成的过程,介绍了双电层电容器的物理模型,对目前的双电层电容器的应用模型进行了综述.     

用于PFC的Buck/Boost有源储能电容变换器研究

针对PFC变换器,推导输入功率因数为1时,储能电容容值与其电压及输出功率的关系,表明容值与直流母线电压及其纹波成反比,与功率成正比。鉴于电容纹波电压受制于直流母线电压平均值,提出采用Buck/Boost有源储能电容变换器取代直流母线电容,增大了其电压变化的自由度,使电容能量实现满充满放,保证输入功率因数为1,能将容值大幅减小,因而可以采用薄膜电容或瓷片电容作为储能电容。分析了该变换器的工作原理,提出了采用输入电压移相以实现所需占空比的SPWM控制方法和实现电路,制作了60 W的样机进行实验验证,实验结果表明所提方法是有效的。     

离子液体在双电层电容器中的应用研究

研究了以一种咪唑类离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMI.BF4)为支持电解质盐,分别以碳酸丙烯酯(PC)、乙腈(AN)、二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂的3种新型电解液的电化学特性;进而使用这3种新型电解液组装了活性碳电极双电层电容器(EDLC),对电容器的性能进行了研究。结果表明:EMI.BF4在PC、AN、DMF中均具有较大的溶解度(>6mol/L);25℃时EMI.BF4/PC、EMI.BF4/AN和EMI.BF4/DMF溶液浓度分别为2.7mol/L、2.4mol/L和2.6mol/L时电导率达最大值(20.3mS/cm、66.3mS/cm和35.3mS/cm),对应的电化学窗口分别为3.7V、4.0V和3.6V。以这3种EMI.BF4/有机溶剂溶液为电解液的双电层电容器,在充电后期均未出现因“离子贫乏效应”所导致的电容器电压急剧升高现象;其中以2.4mol/LEMI.BF4/AN为电解液的电容器具有最为优良的充放电性能和相对较高的工作电压。     

碳基超电容与MH/Ni电池复合的研究

以活性炭为原料,制备出叠片式碳基超电容。研究了这种电容器与MH/Ni电池组成复合电源系统时电池的脉冲放电行为。结果发现,这种复合系统显著提高了电池的脉冲放电性能,证实了超电容在混合电源体系中的重要作用。     

碳纳米管/活性炭复合电极的电容特性

为改进活性炭电极组成的电双层电容器 (EDLC)的性能 ,采用碳纳米管 (CNT) /活性炭 (AC)复合材料制备可极化电极。考察了CNT对电容器性能的影响 ,用DC 5电池试验仪测试了其充放电性能、循环容量稳定性及自放电现象。结果表明 ,碳纳米管能有效地降低可极化电极的内阻 ,增强充放电循环稳定性 ,并降低EDLC的自放电速率。当复合电极中CNT含量为 5 % (质量百分数 )时 ,充电截止电压为 3V的条件下 ,CNT/AC复合电极的放电容量达 43F/g ,而AC电极仅 3 3F/g ,复合电极组成的EDLC的自放电速率下降约 5 0 %。     

集流体改性对双电层电容器性能的影响

在有机电解液双电层电容器中,用铝箔作为集流体时,在铝箔的表面容易生成一层难导电的氧化膜,使得集流体和活性物质之间的接触电阻大大地增加,降低了电容器的整体性能.实验采用碱(NaOH)液蚀刻的方法,除去铝箔表面的氧化膜,然后在铝箔的表面沉积上一层易导电的金属锌膜来提高集流体的性能.实验结果表明,改性后的铝箔集流体可使得集流体和活性物质之间的接触电阻大大地降低,提高活性物质的利用率.当蚀刻后的铝箔在镀液中浸渍10 s时,铝箔与活性物质之间的接触电阻最小.经过集流体改性后的双电层电容器具有良好的电容性能和循环性能.