超级电容器应用展望

万方数据

万方数据

超级电容器应用展望

作者：刘春娜， LIU Chun-na

作者单位：中国电子科技集团公司,第十八研究所,天津,300381

刊名：

电源技术

英文刊名：CHINESE JOURNAL OF POWER SOURCES

年，卷(期)：2010，34(9)

被引用次数：0次

参考文献(2条)

1.李国欣新型化学电源技术概论 2007

2.CONWAY B E Electrochemical supercapacitor 1999

相似文献(10条)

1.期刊论文李晶.赖延清.李颉.刘业翔.LI https://www.wendangku.net/doc/273421909.html,I Yanqing.LI Jie.LIU Yexiang导电聚苯胺电极材料在超级电

容器中的应用及研究进展-材料导报2006,20(12)

超级电容器用导电聚苯胺电极材料具有高比容量、化学稳定性好、价格低廉等优点,目前已成为超级电容器研究的一个新方向.简述了导电聚苯胺的制备与储能机理,从纯聚苯胺电极材料、¨离子掺杂聚苯胺电极材料、C/聚苯胺复合电极材料、聚苯胺混杂型电容器以及聚苯胺全固态超级电容器5个方面详细论述了导电聚苯胺电极材料在超级电容器中的具体应用,并对聚苯胺今后的发展方向给予了评论.

2.学位论文王司博超级电容器储能在电机驱动系统中的应用及其能量管理方法的研究2009

超级电容器作为一种新的储能器件，具有功率密度大、储能效率高、充放电速度快等诸多优点，具有非常广阔的应用前景。本文研究了超级电容器在电机驱动系统中的应用，主要内容如下：

1、以电梯负载为例分析了电机驱动系统负载功率的等效计算方法，并详细比较了能耗制动和超级电容器储能系统回收能量制动两种方式对电机驱动系统及电网侧的影响。仿真结果表明，使用超级电容器储能系统不仅能够吸收电机的再生制动能量，而且能够为电机提供峰值功率支撑，从而减小了电网功率的波动。

2、针对超级电容器在中高压电机驱动系统中的应用，提出了一种基于超级电容器的多输入/单输出的双向充放电的拓扑结构，并针对这种拓扑结构提出了一种新的控制结构。这种拓扑结构是由多个独立的双向DC-DC变换器输出串联组合而成，避免了大量超级电容器串联所带来的电压不均衡的问题，提高了超级电容器储能系统的可靠性。新的控制结构在传统的双闭环的控制结构上进行了改进，不仅使得整个双向DC-DC变换器的输出电压稳定可控，而且还能够保持内部各个独立的双向DC-DC变换器之间的电压平衡。

3、分析了超级电容器在电机驱动系统中的两种运行模式：UPS运行模式和节能运行模式。比较了超级电容器储能系统在这两种运行模式下的工作特点和能量流的关系并针对UPS运行模式分析了超级电容器储能系统的配置方法以及功率变换器的设计。根据超级电容器储能系统在UPS运行模式下的工作特点，采用了有限状态机的方法来实现对超级电容器的能量管理。

4、详细讨论了超级电容器储能系统在节能运行模式下时储能系统的配置和能量管理方法的设计。在节能运行模式下时，应该根据储能装置的功率大小与可回收的能量大小以及整流侧供电功率减小值之间的关系，并结合实际的需要来配置储能系统。提出了基于规则的能量管理方法和基于模糊控制的能量管理方法。这两种能量管理方法都是通过检测直流母线电压来判断电机的运行情况，从而控制超级电容器储能系统的工作状态，实现对超级电容器的能量管理。

本文研究了超级电容器储能系统在电机驱动系统中的作用，并针对不同的应用场合详细讨论了超级电容器储能系统的配置以及相应的能量管理方法的设计与实现。对于进一步开展超级电容器在电机驱动系统中的实际应用具有一定的理论意义和实用价值。

3.期刊论文张杜鹊.欧阳海.胡欢.ZHANG Duque.OU Yanghai.HU Huan超级电容器在电动汽车上的应用-汽车工程

师2009(6)

在电动汽车性能提高并逐步迈向产业化的过程中,提高能量的储备与利用率是迫切需要解决的.超级电容器是一种介于传统电容器和蓄电池之间的新型储能元件,以其优异的功率特性在电动汽车行业的应用日益受到重视.文章介绍了超级电容器的基本原理及特点,阐述了超级电容器在电动汽车上的应用状况及应用中面临的主要问题.指出超级电容器在能量密度和功率密度方面还有待大幅度提高,特别是提高价格竞争力.

4.学位论文刘黎明RuO<,2>包覆的TiO<,2>纳米复合电极材料及其在超级电容器中的应用2005

超级电容器是一种介于电池与传统电容器之间的新型储能器件。由于兼有高能量密度、高功率密度和长循环寿命的特性，超级电容器具有许多特殊的用途，如用于混合电动汽车、高功率脉冲激光器、便携式电子器件等。超级电容器的电容来自于电极材料与电解液界面处所形成的双电层，或者是发生在电极材料表面或内部的氧化还原反应。电极材料是决定其性能的关键因素，因此研发新颖的电极材料一直是超级电容器领域的热点。相比其他电极材料来说，RuO2由于导电性好、电化学性能稳定、比电容量高，被认为是最好的超级电容器电极材料，但由于RuO2价格昂贵限制了它的实用化。因此如何最大限度地提高RuO2的利用率，降低成本是制备基于RuO2的高性能超级电容器面临的最大挑战。

本论文针对RuO2作为超级电容器电极材料的实用化问题做了初步研究，提出了将RuO2包覆在TiO2纳米粒子表面制备纳米复合电极材料的新观点，这完全有别于通过混合或掺杂的方法来提高RuO2利用率的思路。实验中采用溶胶-凝胶法与水热合成法相结合的方法成功实现了RuO2在TiO2纳米粒子表面的包覆。工作中首先合成和表征了RuO2包覆的TiO2纳米复合材料，然后制备了基于该材料的微电极和超级电容器，并考察了其电化学性能。

论文采用了扫描电子显微镜(SEM)、电子能量散射谱(EDS)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、付利叶红外谱(FT-IR)、比表面积测试(BET)以及X射线光电子能谱(XPS)等多种测试技术对该纳米复合材料的物理化学性能进行分析研究。结果表明RuO2在TiO2纳米粒子表面形成了包覆层，其中的

TiO2为锐钛矿型，包覆层RuO2为非晶态，包覆层材料与核材料之间存在化学键作用，属于化学包覆；根据样品性能结构与其制备条件关系的分析，得到了较优的包覆条件；在RuO2包覆量为1.5％时TiO2纳米复合粒子平均粒径约为47.5nm，包覆层厚度约为0.75nm，比表面积约为75.56m2/g；

工作中采用循环伏安法、交流阻抗谱测试、恒流充放电测试等技术对微电极和超级电容器的性能进行了研究。结果显示该超级电容器表现了理想的超级电容行为，所制备的纳米复合材料适合用作超级电容器电极材料。在RuO2包覆量为1.5％时，电极的比电容量对纳米复合材料为22.37F/g，对RuO2为1458.00F/g；在80mA放电电流条件下工作，该超级电容器最大比能量Em为0.636Wh/kg，最大比功率Pm为772.670W/kg；循环寿命测试表明在循环充放电1000次后，电容量仍能保持95.52％，表明该超级电容器具有较好的稳定性。

本论文工作得到了以上有意义的结果，初步达到了提高RuO2利用率，降低基于RuO2的电极材料成本的目的。

5.期刊论文李媛媛.陈英放.方勤.LI Yuan-yuan.CHEN Ying-fang.FANG Qin超级电容器在电动车上的应用-江西能源2008(2)

超级电容器电动车以其优异的性能、低成本以及零排放建立了全新的交通运输电动车的设计思想.综述了超级电容器的基本原理和特点,介绍了超级电容器在纯电动车与混合动力车上的应用及发展.

6.学位论文范伟超级电容器直流电源的研制及应用2007

超级电容器作为一种新型电力储能技术，由于其动态响应速度快，储、释能效率高，被认为是一种非常有前途的电能存储器件。超级电容器直流储能单元是超级电容器储能系统中最为关键部位，其可靠工作对提高超级电容器储能系统的效率和能量利用率，增强储能系统的可靠性具有重要的意义。本文立足于超级电容器直流储能单元的研究与应用设计，建立了超级电容器与蓄电池直接并联储能的等效模型；针对脉动负载，分析了储能系统的性能改善及其影响因素。对超级电容器应用于直流电源，研究了基于超级电容器单独储能和基于超级电容器和蓄电池混合储能的直流电源系统两种方案，通过一系列的试验，验证了超级电容器应用于直流电源系统的可行性和可靠性，具有一定的理论意义和实用价值。

7.期刊论文程立文.汪继强.谭玲生.CHENG Li-wen.WANG Ji-qiang.TAN Ling-sheng超级电容器的技术与应用市场

发展简评-电源技术2007,31(11)

简明介绍了近年来超级电容器技术与产品的发展态势,并针对不同应用市场,通过图表的形式,着重对比了目前市场上出现的几种超级电容器的比能量、充放电等方面的性能.显然,具有较高输出比能量的超级电容器作为一种高输出功率、高充放电效率、长循环寿命的新型储能电源正在展示出良好的技术发展与市场应用前景.

8.学位论文彭爱平取向碳纳米管阵列电极的制备及其在超级电容器中的应用2007

与蓄电池相比，超级电容器具有较高的比功率，与传统电容器相比，超级电容器具有较大的容量和较高的能量，且工作温度范围宽、循环寿命长

，它是一种理想的新型贮能装置。它在移动通信、信息技术、消费电子、电动汽车、航天航空和国防科技中具有重要和广阔的应用前景。现在商业化的超级电容器主要以活性炭作为电极材料，但由于活性炭导电性能较差，含有较多的不纯物，孔径分布不均匀，且大部分为微孔，限制了超级电容器的性能。碳纳米管(CarbonNanotubes，CNTs)具有高导电性和独特的结构适合作为超级电容器电极材料，且有不少报导其具有优良的电化学性能。而取向碳纳米管阵列(Aligned CarbonNanotube Arrays，ACNTAs)由于CNTs的独特的排列方式更加适合在超级电容器中的应用。

本论文研究了制备ACNTAs的最优条件，并在金属基底上制备出ACNTAs，用制备的ACNTAs直接作为超级电容器电极，研究了其电化学性能。通过实验研究得到以下结论：

1、采用化学气相沉积(Chemical Vapor Disposition，CVD)法裂解酞菁铁(Iron(II)Phthalocyanine，FePc)和C<,2>H<,4>在石英基底上制备出高约210μm的ACNTAs，制备的ACNTAs纯度高、晶化程度较好、具有高取向性。系统研究了反应温度、反应时间、气体的流量(H<,2>、C<,2>H<,4>流量)对制备的ACNTAs的高度的影响，研究结果表明：800℃是裂解FePc和C<,2>H<,4>制备ACNTAs的最优温度；催化剂的活性可以保持较长的时间(60 min)；通入

C<,2>H<,4>促进了ACNTAs的快速生长，最适合流量为50 cm<'3>min<'-1>；H<,2>流量为40 cm<'3>min<'-1>时最有利于ACNTAs的生长。

2、采用在Ar气氛下裂解FePc制备出一种树状ACNTAs，研究了这种特殊结构的生长过程，并解释了它的可能形成原因。

3、采用裂解FePc和C<,2>H<,4>的方法直接在金属合金(Inconel 600)基底上只能制备出少量的无序缠绕型的CNTs。采用强酸(浓H<,2>SO<,4>或浓HNO<,3>)浸泡后的Inconel 600作基底能够制备出几十微米高的ACNTAs，但在基底上分布不均匀。在Inconel 600上镀一层20 nm厚的Al<,2>O<,3>后作基底能够制备出高约150 μm的ACNTAs。用表面活性剂(NaAOT)和硫代乙酰胺浸泡镀了20 nm厚的Al<,2>O<,3>的Inconel 600，然后用作基底能够制备出高约280 μm的ACNTAs。

4、采用在Inconel 600上制备的ACNTAs直接用作超级电容器的电极。

9.期刊论文张步涵.王云玲.曾杰.ZHANG Buhan.WANG Yunling.ZENG Jie超级电容器储能技术及其应用-水电能源

科学2006,24(5)

超级电容器是近年发展起来的一种新型储能元件,具有功率密度高、寿命长、无需维护及充放电迅速等特性.叙述了超级电容器的分类、储能原理和性能特点,介绍了超级电容器目前的应用领域及应用中需要关注的问题.

10.期刊论文张杜鹊.欧阳海.胡欢超级电容器在电动汽车上的应用-城市车辆2009(5)

超级电容器是一种介于传统电容器和蓄电池之间的新型储能元件,具有功率密度高、充电迅速、使用温度范围宽、寿命长等特性.本文主要介绍了超级电容器的基本原理及特点,超级电容器在电动汽车上的应用状况及应用中面临的主要问题.

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/273421909.html,/Periodical_dianyjs201009033.aspx

授权使用：中北大学(zbdxtsg)，授权号：3161cca8-fd06-4038-bf6c-9ea6016e24c2

下载时间：2011年3月14日