超级电容器结果和讨论
超级电容器
燃料电池与超级电容联用
实验： 25W的质子交换膜燃料电池（PEMFC）
70F电容，Panasonic 方式：并行连接 测试：(18W2min-2.5W18min)循环负载实验 结果：单独由燃料电池不能维持10秒钟 混合应用可以运行24h没有发现电池性能 降低
System 25 W PEMFC and 70 F capacitor hybrid baseline curve.
超级电容的应用
混合动力汽车 移动设备(如GPS、手机、数码相机等)电源 太阳能、风能、燃料电池等发电的储存 替代不间断电源UPS 紧急照明系统 点焊机、X光机、充磁机、大型激光器以及某些无线 电动工具等大功率电脉冲设备上 激光炮、电磁炮等定向能武器 大功率雷达、电磁干扰系统
碳纳米管改性
利用剩余的SP3杂化轨道引入官能团，产生法拉第准电 容。E.Frackowiak证实表面官能团参与氧化还原反应故 会形成准电容，比电容从80F/g增至137F/g。 E．Frackowiak:掺金属锂的碳纳米管电极在LiClO4电解 液中在1．5～3V之间充放电时，表现出良好且独特的高 压下的双电层电容效应，容量可达30F/g(非水电解液)。 K.Jurewicz在碳纳米管上包覆导电聚合物吡咯，利用吡 咯良好的导电性和碳纳米管的开口、中孔网络以及优异 的离子导电性，设计一种复合物电极材料用于超级电容 器。在纯碳纳米管电极的电容量为50F/g情况下，这种 复合电极的电容量可达163F/g。 掺杂75％的Ru02· xH20时，电容器的比容量可达107F/cm3， 即600F/g。
表面特性对性能影响
A．Yoshida等研究结果表明，随着ACF表面含氧官 能团含量的增加，电容器的表观漏电流增加。 K．Hiratsuka等研究发现碳电极表面氧含量越多 的，容量降低也越多。 X.Liu在研究发现，经过电化学氧化处理后碳电极 容量从135F/g增加到171F/g，氧化处理后进行还 原处理，容量增加更明显，增加到215F/g。认为 主要是由于碳材料氧化后表面含氧官能团含量增 加而引起的。 从制备高容量、耐高压、稳定性好的电容器角度 出发，希望活性碳材料表面的官能团有一个合适 的比例。
《PPy基超级电容器电极材料的制备及性能研究》
《PPy基超级电容器电极材料的制备及性能研究》篇一摘要：本文针对超级电容器电极材料展开研究，主要探讨了PPy基（聚吡咯基）材料的制备方法及其在超级电容器中的应用。
通过合成与优化PPy基材料，分析其结构与性能的关系，为超级电容器的实际应用提供理论依据和实验支持。
一、引言超级电容器作为一种新型储能器件，因其高功率密度、快速充放电、长寿命等优点备受关注。
电极材料作为超级电容器的核心部分，其性能直接决定了电容器的性能。
PPy基材料因其良好的导电性、环境稳定性及较高的比电容，被广泛应用于超级电容器电极材料的研究中。
二、PPy基材料的制备1. 材料选择与预处理选择适当的吡咯单体、催化剂及其他添加剂，进行预处理，如干燥、纯化等，以保证材料的纯度和活性。
2. 制备方法采用化学聚合法或电化学聚合法制备PPy基材料。
化学聚合法通过引发剂引发吡咯单体的聚合反应；电化学聚合法则是通过电化学手段在电极表面原位生成PPy。
3. 合成工艺优化通过调整聚合条件（如温度、时间、浓度等），探究最佳合成工艺，以获得性能优异的PPy基材料。
三、材料结构与性能分析1. 材料结构表征利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对PPy基材料的形貌进行观察，利用X射线衍射（XRD）和红外光谱（IR）分析材料结构。
2. 电化学性能测试在三电极或两电极体系下，通过循环伏安法（CV）、恒流充放电测试及电化学阻抗谱（EIS）等方法，测试PPy基材料的比电容、循环稳定性及内阻等电化学性能。
四、PPy基材料在超级电容器中的应用1. 制备电极将制备好的PPy基材料与导电剂、粘结剂等混合，涂布在集流体上，制备成超级电容器的电极。
2. 组装电容器将制备的电极与隔膜、电解液等组装成超级电容器。
3. 性能评价对组装的超级电容器进行循环稳定性、充放电效率及实际使用中的性能表现等进行评价。
五、结果与讨论1. 结构与形貌分析通过SEM、TEM等手段观察到PPy基材料具有较好的形貌和结构，有利于提高材料的比表面积和电化学性能。
电动汽车的电池和超级电容
电动汽车的电池和超级电容仿真结果表明，省油的混合动力电动汽车可以设计成使用电池或者超级电容，而这是由两者之间的技术成本和使用年限决定的。
摘要电池和超级电容器在纯电动汽车、充电保持型混合动力汽车和插电式混合动力汽车上的电能存贮单元中应用已经被详细地进行了研究。
对于混合动力汽车而言，内燃机和氢燃料电池的使用时作为初级的替代能源来考虑的。
研究重点是锂电池和碳/双层碳超级电容器作为能量存贮技术非常可能应用在未来汽车上。
这项研究的主要结果如下：1）电池和超级电容器的能量密度和功率密度特点对设计纯电动汽车、充电保持型混合动力汽车和插电式混合动力汽车有着足够的吸引力。
2）持续充电，混合动力汽车引擎动力可以被设计成使用电池或者超级电容器从而使燃油经济性改善50%甚至更好。
3）插电式混合动力汽车可以设计成相对较小的锂电池使有效行程在30-60公里的范围内。
对较长的日常驾驶范围（80-150公里）插电式混合动力汽车燃油经济消耗率可以非常高（大于100mpg），因为绝大部分能量（大于75%）通过电流用于驱动汽车。
4）轻度混合动力汽车可以设计使用一个储能容量75-150Wh的超级电容器。
使用超级电容器时的燃油经济性提升要比使用同质量的电池组高10%-15%这是因为超级电容器的高效率和更高效率的引擎运转。
5）用氢燃料电池供能的混合动力汽车可以使用电池组或者超级电容器作为储能器。
仿真结果表明，在同等车重和道路负载情况下，燃料电池汽车的等效燃油经济性是汽油机汽车燃油经济性的2-3倍。
相比一辆引擎驱动的混合动力汽车，氢燃料电池的等效燃油经济性会是它的 1.66-2倍。
关键词：电池组控制策略燃料电池混合动力汽车改善燃油经济性超级电容器I. 引言为了提高传动系统效率，提供比其他道路交通方式更加节省石油能量，世界各地的汽车公司正在开发混合动力和燃料电池引擎。
这些车辆的动力传动系统利用电动机和电能储存器补充引擎输出或者车辆在加速和巡航时燃料电池的补充以及制动时的能量回收。
《PPy基超级电容器电极材料的制备及性能研究》
《PPy基超级电容器电极材料的制备及性能研究》篇一摘要：本文研究了PPy基超级电容器电极材料的制备工艺及其电化学性能。
通过优化制备条件，成功制备出具有高比电容、良好循环稳定性和优异倍率性能的PPy基电极材料。
本实验对超级电容器的实际应用具有重要指导意义。
一、引言超级电容器作为一种新型储能器件，因其高功率密度、快速充放电、长寿命等优点，在电动汽车、可再生能源等领域具有广泛应用。
电极材料是超级电容器的核心部分，其性能直接决定了超级电容器的性能。
PPy（聚吡咯）因其良好的导电性、环境稳定性及易于制备的特点，成为超级电容器电极材料的热门选择。
二、PPy基电极材料的制备（一）实验材料与设备本实验采用吡咯单体、氧化剂等实验材料，以及搅拌器、烘箱、电化学工作站等实验设备。
（二）制备工艺1. 溶液的配置：按照一定比例将吡咯单体、氧化剂及其他添加剂溶解在溶剂中，得到吡咯溶液。
2. 电化学聚合：将工作电极浸入吡咯溶液中，通过电化学方法引发聚合反应，得到PPy基薄膜。
3. 后处理：将PPy基薄膜进行烘干、裁剪等后处理，得到最终的PPy基电极材料。
三、性能研究（一）比电容测试通过恒流充放电测试，研究PPy基电极材料的比电容性能。
在一定的电流密度下，测试其充放电性能，计算比电容值。
（二）循环稳定性测试通过循环充放电测试，评估PPy基电极材料的循环稳定性。
在一定次数循环后，比较其比电容保持率。
（三）倍率性能测试通过改变电流密度，测试PPy基电极材料的倍率性能。
在不同电流密度下，比较其比电容值，评估其大电流充放电能力。
四、结果与讨论（一）比电容结果及分析实验结果表明，PPy基电极材料具有较高的比电容值，随着电流密度的增加，比电容值略有下降，但整体保持较高水平。
这表明PPy基电极材料具有良好的充放电性能。
（二）循环稳定性结果及分析循环稳定性测试结果表明，PPy基电极材料经过一定次数的循环充放电后，比电容保持率较高，显示出良好的循环稳定性。
《SiC基纳米复合材料制备及其超级电容器研究》范文
《SiC基纳米复合材料制备及其超级电容器研究》篇一一、引言随着现代科技的不断进步，纳米科技已经成为了一个重要领域，尤其是对于能源储存和转换器件的研究更是至关重要。
其中，超级电容器因其具有高功率密度、长寿命和快速充放电等特性，被广泛应用于电动汽车、可再生能源储存等领域。
SiC基纳米复合材料因其独特的物理和化学性质，在超级电容器领域具有巨大的应用潜力。
本文将详细介绍SiC基纳米复合材料的制备方法及其在超级电容器中的应用研究。
二、SiC基纳米复合材料的制备1. 材料选择与合成方法SiC基纳米复合材料主要由硅碳化合物（SiC）和其他纳米材料（如碳纳米管、石墨烯等）组成。
制备方法主要包括化学气相沉积法、溶胶凝胶法、热解法等。
本文将采用热解法，以硅烷类化合物为原料，通过高温热解过程合成SiC基纳米复合材料。
2. 制备流程（1）原料准备：选择适当的硅烷类化合物作为原料，并与其他添加剂混合均匀。
（2）热解过程：将混合物置于高温炉中，进行热解反应。
在热解过程中，硅烷类化合物将分解为SiC和其他物质。
（3）后处理：将热解产物进行清洗、干燥等处理，得到SiC 基纳米复合材料。
三、SiC基纳米复合材料在超级电容器中的应用1. 超级电容器的原理与特点超级电容器是一种基于电化学双层电容和法拉第准电容原理的储能器件。
其特点包括高功率密度、长寿命、快速充放电等。
2. SiC基纳米复合材料在超级电容器中的应用（1）提高电极材料的比电容：SiC基纳米复合材料具有优异的导电性能和较大的比表面积，可提高电极材料的比电容。
此外，其独特的纳米结构有利于电解质离子的快速传输和存储。
（2）增强电极材料的循环稳定性：SiC基纳米复合材料具有良好的化学稳定性和热稳定性，可增强电极材料的循环稳定性，延长超级电容器的使用寿命。
（3）优化电极材料的制备工艺：通过调整SiC基纳米复合材料的制备工艺，可优化电极材料的孔隙结构、颗粒大小等，进一步提高超级电容器的性能。
超级电容器原理介绍及实验分析
五、结果与分析1、实验过程总结与知识点查阅○1超级电容器的结构：[1]超级电容器主要由三部分组成：电极、电解液和隔膜，其中电极由集流体和电极材料组成。
本实验中，集流体为泡沫镍，集流体起到降低电极内阻的作用，活性物质为三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○2超级电容器的分类及原理分为双电层电容器和赝电容器双电层电容器：充电时，电解液中的带电粒子被吸附在电极表面，形成双电层结构，从而将能量储存起来。
在双电层电容器工作的过程中，电解液中的粒子只发生电迁移、扩散、传质，完全是物理过程，不会和电极发生氧化还原反应。
在充电时，接正极的电极集流体和活性物质带正电，活性物质吸附电解液中的负离子从而形成双电层结构。
同样的，接负极的活性物质带负电，吸引电解液中的阳离子形成双电层结构。
整个超级电容器相当于两个电容器串联。
循环性能好，比电容较低。
赝电容器：由于电解液中粒子与电极材料发生高度可逆的氧化还原反应，形成不稳定的产物，将能量储存起来。
在充电时，活性物质与电解液中的粒子在电极表面或者电极表面及内部发生高度可逆的化学吸附；在放电时则进行解吸附的过程。
循环性能差，比电容高。
○3超级电容器的电极材料[2]：（1）炭材料：活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
主要用于双电层电容器，比容量较低，而且能量密度与功率密度也较低。
( 2 )过渡金属氧化物和导电聚合物，主要用于赝电容器，比容量与能量密度较高，导电性能和循环稳定性相对活性炭较差。
（3）改进材料：制备碳材料与金属氧化物或导电聚合物的复合材料，同时拥有比电容高和循环性能好的优点，如本实验中的三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○4循环伏安法测试及其原理循环伏安法是指在工作电极和参比电极之间施加三角波扫描电压，记录工作电极上响应电流与施加电位之间的关系曲线，即循环伏安图。
从伏安图的波形、氧化还原电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。
而在本实验中运用循环伏安法，在得到CV 曲线后首先可以从曲线的对称性分析得到样品的循环性能，之后可以通过曲线围成的面积计算样品的电容大小。
超级电容经济效益报告
超级电容经济效益报告
超级电容是一种高性能的储能设备，其在经济效益方面具有很大的潜力。
本文将从多个角度探讨超级电容的经济效益，并展示其在不同领域的应用前景。
超级电容在能源领域具有重要的作用。
传统的能源储存设备如锂离子电池虽然能够储存大量的能量，但充电时间长、寿命短等问题限制了其在能源存储方面的应用。
而超级电容具有充电速度快、寿命长等优势，可以作为能源储存设备的理想替代品。
例如，在电动汽车领域，超级电容的使用可以大大缩短充电时间，提高充电效率，降低能源消耗，从而节约成本。
除了能源领域，超级电容还在智能电网、可再生能源等领域发挥着重要作用。
在智能电网中，超级电容可以通过储存和释放电能来平衡电网的供需关系，提高电网的稳定性和可靠性。
在可再生能源领域，超级电容可以解决可再生能源波动性大、间歇性强的问题，实现能源的高效利用。
超级电容还在工业生产、交通运输等领域具有广泛的应用前景。
在工业生产中，超级电容可以作为备用电源，保障生产的连续性和稳定性。
在交通运输领域，超级电容可以用于公共交通工具的启动和制动系统，提高能源利用效率，降低能源消耗，减少环境污染。
超级电容在经济效益方面具有巨大的潜力。
其在能源领域、智能电
网、可再生能源、工业生产、交通运输等领域的应用前景广阔，可以提高能源利用效率，降低能源消耗，节约成本。
超级电容的发展将推动清洁能源的应用和经济的可持续发展。
相信随着技术的不断进步和成本的降低，超级电容将在未来发展中发挥越来越重要的作用，为人类创造更加清洁、高效的能源未来。
超级电容在微电网中的应用及健康状态分析综述
ＨＥＳＳ 的拓扑结构主要分为:被动型 ＨＥＳＳ、半
主动型 ＨＥＳＳ 和全主动型 ＨＥＳＳ [３] ꎬ如图 １ 所示ꎮ 但
在许多的工程应用中ꎬ电池和超级电容的输出电压
都低于直流母线ꎬ在全主动型 ＨＥＳＳ 拓扑中通过两
个双向 ＤＣ / ＤＣ 变换器将其与直流母线连接ꎬ保证
１
« 电气开关» (２０２２. Ｎｏ. ６)
文章编号:１００４ － ２８９Ｘ(２０２２)０６ － ０００１ － ０６
超级电容在微电网中的应用及健康状态分析综述
徐智帆
( 国网厦门供电公司ꎬ福建 厦门 ３６１００１)
摘 要:储能系统在各种应用中发挥着越来越重要的作用ꎬ如电动汽车或微电网ꎮ 但是在传统的储能系统中
近年来ꎬ研究者们对 ＳｏＨ 估计和 ＲＵＬ 预测进行了广
泛的研究ꎮ 对 ＳｏＨ 估计方法的研究较多ꎬ无论是锂
电池还是超级电容ꎬ一般可大致分为电化学 / 物理方
法、基于模型的方法和数据驱动方法三类ꎮ ＲＵＬ 预
测方法的两种主要方法:基于模型的方法和数据驱
动方法ꎮ 最后对不同的研究应用方法进行梳理ꎬ总
结给出目前应用广泛的思路ꎬ为相关领域研究人员
到尺寸限制、实验步骤复杂、成本高等方面的限制ꎬ
析ꎬ可以更进一步建立综合模型ꎮ 文献[２２] 提出根
可能出现的设备故障ꎬ又能提高系统的工作效率和
正ꎮ 文献[１７] 提出了一种基于自适应增益的滑模
使用寿命ꎬ因此对于 ＳｏＨ 的研究需要一定程度的实
观测器的超级电容容量在线诊断模型ꎬ减小了计算
际工程运用价值ꎮ 对于超级电容的寿命终止定义为
负担的同时为系统动态提供了更准确的表示ꎬ该方
ｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｅｒｉｅｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅꎬ ＥＳＲ ) 达 到 其 额 定 值 的
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 结果和讨论
1.1 容量特性研究
超级电容器的容量的研究，通过测量电容器的循环充放电曲线来确定电容器的稳定性、ESR 、充放电效率和不同电流密度下的比容量，来确定电容器的性能。
1.1.1 电容器的充放电性能
如图3.1为活性炭电容器多周期恒流充放电曲线，充电电流为2.5mA 电流密度为i 有
可以从其中看出，该电容器的充放电曲线具有良好的对称型随时间的变化呈现线性变化，且具有周期性，说明实验样品具有稳定的电容，ESR 。
0200040006000800010000120001400016000
0.00.2
0.4
0.60.8
1.0
电压 (V )时间 (s)
图3.1活性炭电容器多周期充放电曲线
1.1.2 电容器的比电容和电流密度之间的关系
称量电极片的质量可知，电极圆片的质量为0.031g ，因此集流体的质量为0.031g ，所以单极圆片上活性物质（活性炭）的质量m 0有
将两片电极圆片放在电解质溶液中浸泡，是电极圆片上吸附足够多的电解质溶液后组装成电容器，即在充放电电流为2.47mA ，进行恒流充放电测试，测试
结果如3.1所示，电压从0V 到1.0V 。
从图中曲线可以计算出，在2.47mA 恒流循环充放电情况下，单体的比电容为153.8F/g 。
在2.47mA 下的电流密度为：
在让该电容器在不同的电流密度下进行恒流充放电，得到图3.2不同电流密度下时的放电曲线。
电压 (V )时间 (S)
图3.2活性炭电容器在不同电流密度下的放电曲线
从图3.2可以看出，随着放电电流密度的大幅度增加，电容器的放电曲线仍保证较好的线性，但随着放电电流密度的增加，直线的斜率的绝对值增加，即其活性炭的比电容在减小。
如图3.3所示，当电流密度由0.1A/g 增大至0.4A/g 时，活性炭的比电容有155.2F/g 衰减到125.5F/g ，出现了19.1%的衰减。
大电流充放电导致活性炭比电容的衰减是因为大电流充放电时，充电速度快，充电很快完成，而且活性炭中孔径较小的微孔由于阻抗较大，时间常数大而来不及完全充电，导致活性炭的比电容减少，而且通过活性炭的平均孔径越小比电容衰减越严重，当电流密度为1.0A/g 时，活性炭电容器直接被击穿，说明电容器直接变导线，没有了储能的作用。
但是与氢氧化镍电容器和复合电容器相比，在电流密度在1.0A/g 是仍然没有被击穿，仍具有电容能够进行充放电，说明氢氧化镍电容器和复合电容器比活性炭电容器具有更好地稳定性[21~22]。
比电容 (F /g )电流密度 (A/g)
图3.3活性炭的比电容与充放电密度的关系
1.1.3 充放电次数与充放电效率的关系
效率 (%)循环次数 (n)
图3.4充放电效率与循环次数的关系
图3.4为活性炭电容器的充放电效率与充放电次数的关系。
从图中可以看出，第一次充放电时，充放电效率特别低，随着充放电次数的增加，充放电效率逐渐提高，到15次以后，充放电效率已接近100%。
首次充放电的充放电效率特别低是因为活性炭制备过程中通常会在表面产生大量的活性官能团，首次充放电时活性官能团发生电化学反应消耗大量的电荷，而这些活性官能团的电化学反应通常是不可逆的，在放电时，不发生电化学逆反应释放电荷，导致充放电效率很低，由于反应的不可逆性，随着充放电的反复进行，活性官能团的数量逐渐减少，充放电效率逐渐提高，知道充放电效率接近100%。