超级电容器的组装及性能测试实验指导书(专业教育)

超级电容器的组装及性能测试指导书

实验名称：超级电容器的组装及性能测试

课程名称：电化学原理与方法

一、实验目的

1．掌握超级电容器的基本原理及特点；

2．掌握电极片的制备及电容器的组装；

3．掌握电容器的测试方法及充放电过程特点。

二、实验原理

1．电容器的分类

电容器是一种电荷存储器件，按其储存电荷的原理可分为三种：传统静电电容器，双电层电容器和法拉第准电容器。

传统静电电容器主要是通过电介质的极化来储存电荷，它的载流子为电子。

双电层电容器和法拉第准电容储存电荷主要是通过电解质离子在电极/溶液界面的聚集或发生氧化还原反应，它们具有比传统静电电容器大得多的比电容量，载流子为电子和离子，因此它们两者都被称为超级电容器，也称为电化学电容器。

2．双电层电容器

双电层理论由19世纪末Helmhotz等提出。Helmhotz模型认为金属表面上的净电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子，使它们在电极/溶液界面的溶液一侧，离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。于是，在电极上和溶液中就形成了两个电荷层，即双电层。

双电层电容器的基本构成如图1，它是由一对可极化电极和电解液组成。

双电层由一对理想极化电极组成，即在所施加的电位范围内并不产生法拉第反应，所有聚集的电荷均用来在电极的溶液界面建立双电层。

这里极化过程包括两种:

（1）电荷传递极化（2）欧姆电阻极化。

当在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形成双电层；撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。当将两极与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中成电中性，这便是双电层电容的充放电原理。

（a）非充电状态下的电位（b）充电状态下的电位（c）超级电容器的内部结构

图1 双电层电容器工作原理及结构示意图

3．法拉第准电容器

对于法拉第准电容器而言，其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储，还包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。对于其双电层电容器中的电荷存储与上述类似，对于化学吸脱附机理来说，一般过程为：电解液中的离子(一般为H+或OH-)在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极/溶液界面，而后通过界面的电化学反应：

MO x+H+(OH-)+(-)e-→MO(OH) (1) 进入到电极表面活性氧化物的体相中，由于电极材料采用的是具有较大比表面积的氧化物，这样就会有相当多的这样的电化学反应发生，大量的电荷就被存储在电极中。根据(1)式，放电时这些进入氧化物中的离子又会重新返回到电解液中，同时所存储的电荷通过外电路而释放出来，这就是法拉第准电容器的充放电机理。

在电活性物质中，随着存在法拉第电荷传递化学变化的电化学过程的进行，极化电极上发生欠电位沉积或发生氧化还原反应，充放电行为类似于电容器，而不同于二次电池，不同之处为：

（1）极化电极上的电压与电量几乎呈线性关系；

（2）当电压与时间呈线性关系k

/时，电容器的充放电电流为恒定值。

dv=

dt

=/(2)

dv

I=

dt

Ck

4．循环伏安法

循环伏安法(Cyclic Voltammetry)是一种常用的电化学研究方法。该法控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描，电势范围是使电极上能交替发生不同的还原和氧化反应，并记录电流-电势曲线。在研究电化学反应特征时, 可以根据循环伏安图谱中峰出现的位置和个数粗略判断电极表面所发生的反应情况，峰电位的正负和峰电流的大小可反应电极表面上进行反应的难易快慢，为电极过程研究提供丰富的信息；氧化、还原峰面积的变化，宏观上表现为氧化、还原电量的改变，可用来判断不同因素对电极反应的影响。图4-1

所示是对所研究的电极相对于参比电极施加三角波电位波形，

图4-2

记录体系电流随电位的变化的曲线。

图2 循环伏安法中的电位-时间曲线 图3 单次循环获得的循环伏安曲线

5．恒电流充放电比容量及容量保持率

对于超级电容器的双电层电容可以用平板电容器模型进行理想等效处理。根据平板电容模型，电容量计算公式为：

d

S C πε4= (3) 其中C 为电容（F ）；ε为介电常数；S 为电极板正对面积，等效双电层有效面积（m 2）；d 为电容器两极板之间的距离，等效双电层厚度（m ）。

利用公式idt dQ =和?/Q C =得

dt

d C dt dQ i ?== (4) 式中，i 为电流（A ）；dQ 是电量微分（C ）；dt 是时间微分（s ）；?d 为电位的微分（V ）。

采用恒流充放电测试方法时，对于超级电容，根据公式(4)可知，如果电容量C 为恒定值，那么dt d /?将会是一个常数，即电位随时间是线性变化的关系。也就是说，理想电容器的恒流充放电曲线是一个直线，如图2-1所示。我们可以利用恒流充放电曲线来计算电极活性物质的比容量：

V

m it C d m ??= (5) 其中d t 为充/放电时间(s)；V ?为充/放电电压升高/降低平均值，可以利用充放电曲线进行积分计算而得到：

?-=?2

1121

Vdt t t V (6)

在实际求比电容量时，为了方便计算，常采用2t 和1t 时的电压差值，即：

12V V V -=? (7)

对于单电极比容量，式(5)中的m 为单电极上活性物质的质量。若计算的是电容器的比容量，m 则为两个电极上活性物质质量的总和。

在实际情况中，由于电容器存在一定的内阻，充放电转换的瞬间会有一个电位的突变??，如图2-2所示。

利用这一突变可计算电极或者电容器的等效串联电阻：

i R 2/??= (8)

其中R 为等效串联电阻（Ω）, i 为充放电电流（A ），??为电位突变的值（V ）。

等效串联电阻是影响电容器功率特性最直接的因素之一，也是评价电容器大电流充放电性能的一个直接指标。

理想充放电曲线 实际充放电曲线

图4 恒流充放电曲线

5交流阻抗法

交流阻抗法是一种以小振幅的正弦波电位（或电流）为扰动信号，益加在外加直流电压上，并作用于电解池，通过测试系统在较宽频率范围的阻抗谱，获得研究体系相关动力学信息及电极界面结构信息的电化学测量方法。

复数阻抗的测量是以复数形式给出电极在一系列频率下的阻抗，不仅能给出阻抗的绝对值，还可给出相位角，可为研究电极提供较丰富的信息。

对于一个纯粹电化学控制的电极体系，可等效成如图2一1所示的电路。

图5测试电池的等效电路

图3一1中，R e 为溶液电阻，C P 为电极/溶液的双电层电容,R P 为电极电阻。

此等效电路的总阻抗为:

2p 2p 2222p 2p 2e 1jw -1R C R C R C RP R Z P P ωω+++=

其中，实部是

2p 2p 2p

e 1R C R R Z ω++=，

虚部是

2p 2

p 2p

2p ,,R C 2ω1R j ωωZ -+=

对于每一个w 值，都有相应的Z’与Z’’，在复数阻抗平面内表示为一个点连接各w 的阻抗点，得到一条曲线，成为复数阻抗曲线，如图3一2所示。

当w→∞时，半圆与Z’轴的交点即为电解质溶液的电阻Re ；当W→0时，半圆与Z ，轴的交点即为Re 十Rp 。一般情况下，电解质溶液的电阻Re ，可忽略，因此，根据半圆与Z’轴的交点即可求得电极体系的电阻Rp ；当w=w xax 为半圆最

高点的角频率)时，据公式q 可求得电极/溶液的双电层电容Cp 。

35kV电容器组安装作业指导书(完)

220kV高旺变电站工程 35kV电容器组安装作业指导书 批准: 审核: 编写: 广西恒都输变电工程有限公司 220kV高旺变电站工程项目部 2010年01月18日

目录 1.范围-------------------------------------------------------------------------------------------2 2.引用标准-------------------------------------------------------------------------------------2 3.编制依据-------------------------------------------------------------------------------------2 4.工程概况-------------------------------------------------------------------------------------2 5.作业准备及条件----------------------------------------------------------------------------3 6.施工进度-------------------------------------------------------------------------------------3 7.作业程序及方法----------------------------------------------------------------------------5 8.作业质量标准及检验要求----------------------------------------------------------------6 9.环境及职业健康安全要求----------------------------------------------------------------7

超级电容的充放电实验曲线测试(含答案)

超级电容器的充放电实验曲线测试 一、实验目的 了解超级电容器结构组成以及工作原理，理解超级电容器等效电路模型，学会绘制超级电容器充放电曲线。 二、超级电容器结构以及工作原理 超级电容器通常包含双电极、电解质、集流体、隔膜四个部件。超级电容器电极由多孔材料在金属薄膜（常用铝）上沉积而成，而活性炭则是常用的多孔材料。充电时，电荷存储于多孔材料和电解质之间的界面上。电解质的选择往往是电容器单体电压和离子导电性之间妥协的结果，追求离子导电性的最大化可能会导致所选择的电解质分解电压低至1V 。隔膜通常是纸，起绝缘作用，可以防止电极之间任何的导电接触。必须能够浸泡在电解质中，并且不影响电解质的离子导电性。 超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V 以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，

为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。 三、实验线路图 四、实验步骤 1、充电实验 按照实验线路图连接电路，将开关接到K端，使电源接入电路中，实现超级电容的充电过程，通过串口命令记录电流和电压。 2、放电实验 在超级电容器充电完成后，将开关接到另一端，将电源断开，实现超级电容的放电过程，通过串口命令记录电流和电压。 五、注意事项 1、超级电容器具有固定的极性。在使用前，应确认极性。 2、超级电容器应在标称电压下使用。当电容器电压超过标称电压时，将会导致电解液分解，同时电容器会发热，容量下降，而且内阻增加，寿命缩短，在某些情况下，可导致电容器性能崩溃。 3、超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中，高频率的快速充放电会导致电容器内部发热，容量衰减，内阻增加，在某些情况下会导致电容器性能崩溃。 4、外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响。电容器应尽量远离热源。 5、安装超级电容器后，不可强行倾斜或扭动电容器，这样会导致电容器引线松动，导致性能劣化。

镍氢电池制作实验报告

方形800mA镍氢电池的制备及其性能测试 1 引言 1.1实验背景 化学电源也就是通常所说的电池，是一类能够把化学能转化为电能的便携式移动电源系统，现已广泛应用在人们日常的生产和生活中。电池的种类和型号(包括圆柱状、方形、扣式等)很多，其中，对于常用的电池体系来说，通常根据电池能否重复充电使用，把它们分为一次（或原）电池和二次（或可充电）电池两大类，前者主要有锌锰电池和锂电池，后者有铅酸、镍氢、锂离子和镍镉电池等[1]。除此之外，近年来得到快速发展的燃料电池和电化学电容器（也称超级电容器）通常也被归入电池范畴，但由于它们所具有的特殊的工作方式，这些电化学储能系统需特殊对待。在这些电池的制备和使用方法上，有很多形似的地方，因此通过熟悉一种电池可以达到了解其它电池的目的。本实验即通过制备一种扣式可充电的镍氢电池，并通过测试电池的性能，使同学们在电池制备及其性能表征等方面得到训练。 1.2实验意义 随着市场的需求，新型绿色环保型镍氢电池正朝着高容量、小型化、高功率方向发展。镍氢电池产业将成为21世纪能源领域的重大产业之一。镍氢电池产业的发展有利于促进城市环境的改善，使国民经济可持续发展；有助于移动通讯，无污染电动车等的高新技术产业的发展；同时将带动上游原材料工业的发展……所以，研究镍氢电池是一个新的趋向。 1.3实验原理 镍氢电池的正极活性物质为Ni(OH)2，负极为贮氢合金，正负电极用隔膜分开，根据不同使用条件的要求，采用KOH 并加入LiOH 或NaOH的电解液。电池充电时，正极中Ni(OH)2被氧化为NiOOH，而负极则通过电解水生成金属氢化物，从而实现对电能的存储。放电时，正极中的NiOOH被还原为Ni(OH)2，负极中的氢被氧化为水，同时在这个反应过程中向外电路释放出电量。电极反应如下：(“?”表示充电；“?”表示放电) 正极：Ni(OH)2 + OH-? NiOOH + H2O + e-

电容器组检修试验作业指导书

电容器组检修试验作业指导书 1 适用范围 本作业指导书适用于我段牵变所电容器(组)的检修试验，温度不低于＋5℃，空气相对湿度一般不高于80％的检修试验，检修周期3年。 2 规范性引用文件 下列文件对于本作业指导书的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本作业指导书。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本作业指导书。 《铁路电力安全工作规程》 《牵引变电所安全工作规程》《牵引变电所运行检修规程》 《牵引变电所安全工作规程和牵引变电所运行检修规程实施细则》 《铁路局营业线施工安全管理实施细则（试行）》 4 电容器组检修试验 4.1 准备工作

4.1.1 人员准备 作业人员2－3人，其中工作领导人1人，作业人员必须经过专业培训并取得电气安全合格证。 4.1.2 工具、材料 序号名称规格型号单位数量 1 试验检测设备套 1 2 呆扳手把≥2 3 活扳手把≥2 4 温湿度计0℃－100℃个 1 5 螺丝刀平口及梅花把各1 6 爬梯个 1 7 传递绳根 1 8 保险丝及白布带圈各1 9 毛巾张 2 10 电容器只 2 11 12

4.2 作业流程及标准

4.3 安全风险点分析及安全控制措施 序号风险点安全控制措施监控人√ 1 人身触电1．检修前应对电容器逐个多次放电并接地。 2．进行风机及本体端子箱作业时须断开三相交流电源和直流电源。 3. 搬运梯子等长大物件时应放倒两人一起抬运，时刻注意与带电部分保持足够的安全距离。 4．雷电时禁止在室外设备以及与其有电气连接的室内设备上作业。 2 高空坠落 和碰撞 1．登高作业超过2米时必须系安全带。 2．使用梯子时应有专人扶梯，梯子上只能一人作业，使用人字梯时 必须有限制开距的拉链。 3. 使用专用的工具传递材料、工具，禁止抛掷传递。 4．在作业地点附近地面人员必须戴好安全帽。

超级电容器的组装及性能测试实验指导书 (1)汇总

超级电容器的组装及性能测试指导书 实验名称：超级电容器的组装及性能测试 课程名称：电化学原理与方法 一、实验目的 1．掌握超级电容器的基本原理及特点； 2．掌握电极片的制备及电容器的组装； 3．掌握电容器的测试方法及充放电过程特点。 二、实验原理 1．电容器的分类 电容器是一种电荷存储器件，按其储存电荷的原理可分为三种：传统静电电容器，双电层电容器和法拉第准电容器。 传统静电电容器主要是通过电介质的极化来储存电荷，它的载流子为电子。 双电层电容器和法拉第准电容储存电荷主要是通过电解质离子在电极/溶液界面的聚集或发生氧化还原反应，它们具有比传统静电电容器大得多的比电容量，载流子为电子和离子，因此它们两者都被称为超级电容器，也称为电化学电容器。 2．双电层电容器 双电层理论由19世纪末Helmhotz等提出。Helmhotz模型认为金属表面上的净电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子，使它们在电极/溶液界面的溶液一侧，离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。于是，在电极上和溶液中就形成了两个电荷层，即双电层。 双电层电容器的基本构成如图1，它是由一对可极化电极和电解液组成。 双电层由一对理想极化电极组成，即在所施加的电位范围内并不产生法拉第反应，所有聚集的电荷均用来在电极的溶液界面建立双电层。 这里极化过程包括两种: （1）电荷传递极化（2）欧姆电阻极化。 当在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形成双电层；撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。当将两极与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中成电中性，这便是双电层电容的充放电原理。

超级电容器综述

题目超级电容器技术综述 学号 班级_____________ 学生 _______________ 扌旨导教师_______ 杨莺_________________ ______ 2014 _______ 年

超级电容器技术综述 摘要：近年来，随着经济的迅猛发展，人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高，而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求，超级电容器应运而生。超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白, 能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命, 同时还具有比二次电池耐温和免维护的 优点。本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。 关键词：超级电容器；储能机理；活性炭；发展现状；应用展望。 A Review of the technology of super capacitor Abstract ：In recent years，With the rapid development of economy，People advance the need that can equip each technique index sign to continuously raise at practical application 。But the standard design ability of the current battery have already canned not satisfy people's request gradually ，The super capacitor emerges with the tide of the times 。The super capacitor is a kind of new energy storing device, it has many characteristics such as short refresh time, long service life, good temperature characteristic, energy conservation,Environment protecting.As a new kind energy storage element, it filled up traditional capacitor and the blank of battery.It can provide energy than the common capacitor higher and the power than secondary battery higher and the longer circulating life.Meanwhile it has the advantage of rating of temperature and no maintenance than secondary battery.The text mainly aims at the keeping of super capacitor development dynamic state of ability mechanism, super capacitor electrode material, super capacitor and in the future apply of the outlook carried on simple treatise. Key Words ：super capacitor; The energy storage mechanism; active carbon; development trend; Application trend . 引言近几年出现的超级电容器，它兼有物理电容和电池的特性，是人们未来探索的确定方向。超级电容器是比物理电容器更好的储能元件。目前，用于超级电容器的电极材料主要是炭材料，由于一些炭材料比如氧化锰低价高能，所以受到很多科学家的青睐。超级电容器自面市以来，全球需求量快速扩大，已成为化学电源领域内新的产业亮点。超级电容器在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力，被世界各国所广泛关注。就目前的国际形势来看，超级电容器有着很大的应用前景。 1 超级电容器概述 1.1超级电容器的定义及特点

电磁炮及其相关材料技术--实验报告

电磁炮及其相关材料技术 物理学理论的不断发展与完善，促进了军事能源的不断变革，促进作战兵器的不断更新。枪、炮是作战的主要武器之一。随着作战空间的不断加大，火药对提高炮弹在炮口的发射速度的能力已很有限，很有必要另辟新径。 1985年，美国国防科学委员会在装甲/ 反装甲技术讨论会上就做出结论:“未来的高性能兵器必然以电能为基础。”电磁炮是利用电磁发射技术制成一种先进的杀伤武器，在未来战争中有着广阔的应用前景。 本次试验以电磁炮为切入点，通过对电磁炮原理和性能的分析讲解，引出电磁炮广阔的应用前景和发展阻碍，并提出解决相关问题的材料学途径，包括实验用的可控硅开关、超级电容器、超导材料、纳米技术等等，“一个实验，多项技术”是在设计整个试验时的思路。 实验目的 1、理解电磁炮的组成结构及工作原理； 2、熟悉增强电磁炮威力的相关技术手段； 3、理解可控硅开关控制电路通断和电容器的原理； 4、了解在实用化道路上电磁炮需要解决的诸多材料学难题及其解决方案； 5、了解电磁炮的优缺点及其在未来战争中的应用。 实验原理 1、电磁炮的简介及分类 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。与传统大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的洛伦兹力来对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能，与传统的火药推动的大炮，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程。 根据加速方式，电磁炮分为线圈炮、轨道炮、电热炮和重接炮。本次试验重点演示的便是线圈炮。 2、基本原理 （1）线圈炮

图 1 B沿轴线方向的分布 线圈炮的主要部件是螺线管，它是线圈均匀地密绕在炮筒上，螺线管的单位长度的匝数为n，炮筒的内半径为R，螺线管的长度为l。螺线管通入电流i时，根据电磁学理论，螺线管沿轴的B - x 关系如图1，在螺线管中部磁场均匀，端口附近磁场发散。螺线管端口附近p点B的轴向分量为 （1） 式中μo为真空磁导率，x为p点坐标。 图 2 线圈炮简单电路图 线圈炮的简单电路图如图2所示：220V交流电经过整流器的整流之后变成直流电，K1接通后，电容C开始充电，等到电容充电完成后，断开K1。线圈相当于炮身,在线圈的合适部位装上弹丸，接通K2，在线圈处便会产生一个由脉冲电流产生的强大磁场，如公式（1）所示，磁场会驱动铁制弹丸前进，从而将弹丸发射出去。 （2）轨道炮

电容器检测作业指导书

电容器作业指导书 1适用范围 本作业指导书适用于电容器的试验项目，规定了电容器交接验收、预防性试验、检修过程中的常规电气试验的引用标准、仪器设备要求、试验程序、试验结果判断方法和试验注意事项等。制定本作业指导书的目的是规范试验操作、保证试验结果的准确性，为设备运行、监督、检修提供依据。 2引用文件 下列文件中的条款通过本作业指导书的引用而成为本作业指导书的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本作业指导书，然而，鼓励根据本作业指导书达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本作业指导书。 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB 50150－2016 《电力设备预防性试验规程》DL/T 596-1996 《现场绝缘试验实施导则绝缘电阻、吸收比和极化指数试验》DL/T 474.1-2006 《现场绝缘试验实施导则介质损耗因数tanδ试验》DL/T 474.3-2006 《现场绝缘试验实施导则交流耐压试验》DL/T 474.4-2006 3检测项目

3.1电容器常规试验包括以下试验项目 （1）测量绝缘电阻； （2）测量耦合电容器、断路器电容器的介质损耗因数及电容值； （3）电容测量； （4）并联电容器交流耐压试验； （5）冲击合闸试验。 3.2试验程序 3.2.1应在试验开始之前详细记录试品的铭牌参数，检查、了解试品的状态及其历史运行有无异常情况，并进行记录。 3.2.2应根据交接或预试等不同的情况依据相关规程规定，从上述项目中确定本次试验所需进行的试验项目和程序。 3.2.3一般情况下，应按先低电压试验后高电压试验、先直流后交流的顺序进行试验。应在绝缘电阻测量无异常后再进行耐压试验。交流耐压试验后还应重复测量绝缘电阻，以判断耐压试验前后试品的绝缘有无变化。 4试验方法及主要设备要求 4.1测量绝缘电阻

扣式碳基电容器的组装及电容测试实验报告资料

扣式碳基电容器的组装及电容测试 申卓凡吉林大学化学学院14级9班 【实验目的】 1．掌握双电层的理论、基本模型及双电层电容器的工作原理。 2．了解扣式电容器的构造，组成材料，掌握电容器的组装工艺。 3．了解电容性能测试仪使用及数据分析方法，探索影响电容性能的因素。 【实验原理】 一、什么是超级电容器 超级电容器(Super Capacitor)，也叫电化学电容器(Electro Chemical Capacitor)，是性能介于传统电容器和电池之间的一种新型储能装置，兼有电池高比能量和传统电容器高比功率的特点。其比容量是传统电容器的20～200倍，比功率一般大于1000 W/kg，远远大于二次电池，循环寿命也优于电池。此外，超级电容器还具有能瞬间大电流充放电、工作温度范围宽、安全、无污染等优点，因而在许多场合有着独特的应用优势和广阔的应用前景。 二、超级电容器的特点 超级电容器作为一种新型的储能元件，具有如下优点： ①较高的容量。超级电容器的容量范围为0.1～6000 F，比同体积的电解电容器容量大 2000～6000倍。 ②超高功率密度。超级电容器能提供瞬时的大电流，在短时间内电流可以达到几百到几千 A，其功率密度是电池的10～100倍，可达到10×103 W/kg左右。 ③高充放电效率，超长寿命。超级电容器的充放电过程通常不会对电极材料的结构产生影 响，材料的使用寿命不受循环次数的影响，充放电循环次数在105以上。 ④放置时间长。长时间放置超级电容器的电压会下降，再次充电可以充到原来的电位，对 超级电容器的容量性能无影响。 ⑤工作温度区间宽。超级电容器电极材料的反应速率受温度影响不大，可在-40～70℃的 温度范围内工作。 ⑥免维护，环境友好。超级电容器用的材料是安全、无毒的，而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池 用的材料具有毒性。 超级电容器的不足之处表现为能量密度偏低，漏电流较大，单体工作电压低。水系电解液超级电容器单体的工作电压只有1 V左右，要通过多个电容器单体的串联才能得到较高的工作电压。而多单体电容器串联对电容器单体的一致性要求很高。非水系电解液超级电容器单体的工作电压高一点，可以达到3.5 V。但非水系电解液要求有高纯度、无水等很苛刻的条件。 三、超级电容器的工作原理 超级电容器按储能机理不同可以分为双电层电容器和氧化还原准电容器两种类型。 1. 双电层电容器（Electric Double Layer Capacitor, EDLC） ①双电层的结构 双电层的结构可以在物理化学课程中电动势产生的原理部分以及胶体与界面可以学习

电容器试验安全操作规程(标准版)

电容器试验安全操作规程(标 准版) The safety operation procedure is a very detailed operation description of the work content in the form of work flow, and each action is described in words. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0457

电容器试验安全操作规程(标准版) 1．试验人员应做好试验前的准备工作，熟悉电容器的试验方法，掌握设备性能，按操作规程进行试验。 2．遵守电气高压试验一般规程。 3．检查设备信号灯、连锁开关是否正常及绝缘距离的可靠性。 4．电气试验必须两人以上方能进行。一人接完线，应由另一人检查后，方可进行试验。 5．不许拆动固定接线，不许拉临时线(如特殊需要，用后必须拆除)。 6．操作者进行试验时，应戴上防护用品，站在橡胶绝缘垫上。 7．试验过程中，不可随便离开操作台，如要离开，必须有人代替。 8．试验过程中，发现问题必须排除故障后，才能继续试验。

9．每次电源闸刀开关分，合一次，试验电容器都要进行放电。直流耐压试验后，必须用自动放电棒或手动放电棒将被试晶进行放电。放电棒应可靠接地。 10．试验结束后切断电源、水源，整理工作场地，锁好门窗，闭上电源、水源。 11．开动吊车及其它起重运输设备，应按照相应的操作规程进行操作。 12．无关人员在试验时不准进入试验间。 ——摘自《机械工人安全技术操作规程》 XXX图文设计 本文档文字均可以自由修改

超级电容器实验报告

实验报告 题目C,MnO2的电化学电容特性实验姓名许树茂 学号20104016005 所在学院化学与环境学院 年级专业新能源材料与器件创新班 指导教师舒东老师 完成时间2012 年 4 月

1.【实验目的】 1. 了解超级电容器的原理； 2. 了解超级电容器的比电容的测试原理及方法； 3. 了解超级电容器双电层储能机理的特点； 4. 掌握超级电容器电极材料的制备方法； 5. 掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。 2. 【实验原理】 超级电容器的原理 超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。 图1 超级电容器的结构图 从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。 (1) 双电层超级电容器的工作原理 双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离内（分散层）产生与电极上的

实验七-实验报告

实验七：超声化学法制备纳米多孔氧化物及其电化学性能研究专业：材料物理姓名：许航学号：141190093 一、实验内容与目的 1、学习超声化学反应的基本原理，熟悉反应装置的构成； 2、通过与其他方法比较，了解超声化学法在多孔纳米材料制备方面的优缺点； 3、学习超声化学法制备多孔金属氧化物的实验步骤，了解多孔纳米材料的表征方法； 4、学习电化学工作原理，掌握电容测试方法，熟悉超级电容器常用的金属氧化物材料。 二、实验原理 超声化学主要源于声空化导致液体中微小气泡形成、振荡、生长收缩与崩裂及其引起的物理、化学效应。液体声空化是集中声场能量并迅速释放的过程，空化泡崩裂时，在极短时间和空化极小空间内，产生5000K以上的高温和约5.05×108Pa的高压，速度变化率高达1010K/s，并伴有强烈的冲击波和时速高达400km的微射流生成，使碰撞密度高达1.5kg/s；空化气泡的寿命约0.1μs，它在爆炸时释放出巨大的能量，冷却速率可达109K/s。这为一般条件下难以或不能实现的化学反应提供了一种特殊的环境。这些极端条件足以使有机物、无机物在空化气泡内发生化学键断裂、水相燃烧和热分解条件，促进非均相界面之间搅动和相界面的更新，极大提高非均相反应的速率，实现非均相反应物间的均匀混合，加速反应物和产物的扩散，促进固体新相的生成，并控制颗粒的尺寸和分布。通过将超声探头浸入反应溶液中就可将超声波引入到一个有良好控温范围的反应系统。利用超声来使反应体系中的物质得到充分的反应，从而制备出颗粒分布、大小尺寸均匀的纳米多孔氧化物。

三、实验数据及处理 1.循环伏安曲线 在恒定扫描速率下，伏安特性曲线为闭合曲线，且扫描速率越快，围成的图形面积越大。 2.恒流充放电电压-时间曲线 曲线包括充电和放电两个过程，设定电压从0V充到0.6V，再放电到0V。随着充电电流的增加，充放电总时间增长，曲线的峰点向时间增加的方向移动。

电容器拆除作业指导书

电容器拆除作业指导书 1.适用范围 本作业指导书适用于供电段管内电力电抗器、电容器的拆 除和作业过程中关键问题的处理。 2.规范性引用文件 下列文件对于本作业指导书的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本作业指导书。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本作业指导书。 《铁路电力安全工作规程》铁运〔1999〕103号 《铁路电力管理规程》铁运〔1999〕103号 《铁路电力工程施工技术指南》 TZ207-2007 《铁路电力工程施工质量验收标准》 TB10420-2003 J290-2004 《铁路电力设备安装标准》第三版（80）铁机字 1817号 《铁路技术管理规程》（普速铁路部分）

3.编制依据 根据《铁路电力安全工作规程》、《铁路电力管理规则》、《铁路局 作业指导书编制规范》的相关要求，结合段具体实际，特编制此作业指导书。 4.补偿装置拆除作业指导书 4.1.拆除准备工作 4.1.1.拆除人员准备 序号作业内容人数负责人作业组员 1 工作执行人 1 2 工作许可人 1 3 工作监护人 2 根据作业需要而定 4 坐台防护人员 1 根据作业需要而定 5 现场防护人员 2 6 工作组员 2 4.1.2.拆除工器具准备 序号名称型号单位数量备注 1 接地线（组）组 2 2 验电器（支）支 1 3 绝缘手套(双) 双 2 4 绝缘靴(双) 双 2 5 铝合金梯（把）把 1 6 棕绳（根）根 1 7 钢丝套（副）副 6 8 钢丝绳根 1 9 钢钎根 2 10 抬杠根 2 11 锯弓把 1 12 安全标志块 4 13 警示带盘 2 14 臂章（袖标）块 4 15 断线钳把 1

超级电容器电极制备实验前言

1超级电容器 1.1电池技术的缺陷 Li电池等新型电池可以提供一个可靠的能量储存方案，并且已经在很多领域中广泛使用。众所周知，化学电池是通过电化学反应，产生法拉第电荷转移来储存电荷的，使用寿命较短，并且受温度影响较大，这也同样是采用铅酸电池（蓄电池）的设计者所面临的困难。同时，大电流会直接影响这些电池的寿命，因此，对于要求长寿命、高可靠性的某些应用，这些基于化学反应的电池就显出种种不足。 1.2超级电容器的简介 超级电容器(又称电化学电容器、电双层电容器)是一种能量存储装置，属新一代绿色能源。它主要依靠在电极与电解液界面形成电双层贮存电能，性能介于普通电容器和可充电电池之问，在较宽的温度范围内(—40～60。C)工作，可以在大电流(10～1000A)下充放电。与可充电电池(包括镍氢电池和锂电池)相比，超级电容器具有更高的功率密度和更长的循环寿命。与普通电容器相比，超级电容器的能量密度要高出100倍以上。可见，超级电容器集高能量密度、高功率密度、长寿命等特性于一身，具有工作温度宽、可靠性高、可快速循环充放电或快速充电长时间放电等特点。超级电容器可用于大电流瞬时供给、中电流短时问后备电源、小电流长时间后备电源和低频微波吸收等。 超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。超级电容器有如下特点： （1）电容量大。超级电容器采用活性炭粉与活性炭纤维作为可极化电极与电解液接触的面积大大增加，根据电容量的计算公式，那么两极板的表面积越大，则电容量越大。因此，一般双电层电容器容量很容易超过1F，它的出现使普通电容器的容量范围骤然跃升了3-4个数量级，目前单体超级电容器的最大电容量可达5000F。

缩减讲稿超级电容器电极的制备及性能测试

超级电容器电极的制备及性能测试 超级电容器的主要技术指标有比容量、充放电速率、循环寿命等。 本实验采用EC500系列电化学工作站三电极法（包括循环伏安法、交流阻抗等），考察不同活化方法处理后电极的电化学性能。 1.循环伏安法 1.1电化学体系三电极介绍 电化学体系借助于电极实现电能的输入或输出，电极是实施电极反应的场所。 一般电化学体系分为二电极体系和三电极体系，循环伏安法通常采用三电极系统。相应的三个电极为工作电极（研究电极W）、参比电极(R)和辅助电极（对电极C）。 三电极组成两个回路： 研究电极和参比电极组成的回路构成一个不通或基本少通电的体系，利用参比电极电位的稳定性来测量工作电极的电极电位。 研究电极和辅助电极组成另一个回路构成一个通电的体系，用来测量工作电极通过的电流。这就是所谓的“三电极两回路”，也就是测试中常用的三电极体系。利用三电极体系，来同时研究工作电极的电位和电流的关系。 图 1 三电极系统原理图 对于三电极测试系统，之所以要有一个参比电极，是因为有些时候工作电极和辅助电极的电极电位在测试过程中都会发生变化，为了确切的知道其中某一个电极的电位（通常是工作电极的电极电位），就必须有一个在测试过程中电极电位恒定且已知的电极作为参比来进行测量，以为研究电极提供一个电位标准。 但是，仅仅使用三电极体系还不够，因为，随着电化学反应的进行，研究电极表面的反应物质的浓度不断减少，电极电位也随之发生或正或负的变化，也就是说随着电化学反应的进行，研究电极的电位会发生变化。为了使电极电位保持稳定，即将研究电极对参比电极的电位保持在设定的电位上，通常使用恒电位电解装置（恒电位仪），这样，便用了恒电位仪的三电极体系，可以为我们提供用以解释电化学反应的电流—电位曲线，这种测定电流—电位曲线的方法叫做伏安法。

电化学工作站测试超级电容器

电化学工作站测试超级电容器 郑州世瑞思仪器科技有限公司 RST5200E电化学工作站提供了许多适合于超级电容器研究的电化学测试方法，如：“恒流限压快速循环充放电”、“微分电容-频率”、“线性扫描循环伏安法“交流阻抗谱”等，可对超级电容器进行深入的研究。 以前，人们大多用“电池循环充放电仪”对超级电容器进行充放电研究。随着超级电容器应用领域的不断扩展，特别是对快速充放电要求的提高，使得用电池测试仪器研究超级电容器显得力不从心。对超级电容器实施快速循环充放电，需要设立一个限压换流模块，属于反馈控制。就是当采集单元检测到超级电容器两端的电压超越限定值后，立即通知驱动单元改变电流方向。 限压换流的过程必须快速，否则就控制不住了。在 RST5200E 电化学工作站中，限压换流功能由硬件实现，从而确保该反馈控制过程小于1mS。下表列出了一些电化学测试仪器的指标： 下面对RST5200E 电化学工作站中的“恒流限压快速循环充放电”方法进行简单介绍。 1. 超级电容器的连接 工作电极引线夹（绿蓝）接超级电容器正极。 参比电极引线夹（白黄）接超级电容器负极；辅助电极引线夹（红）接超级电容器负极。

运行中，请勿断开超级电容器。 2 .软件功能 2.1 界面布局 左上部为文本框，用于显示运行参数和测量数据。 左下部为操作面板，用于接受操作者的选择。 右边为图形框，用于显示被选中的循环，这些循环属于该曲线的一部分。 2.2 定位显示 本方法将测量获得的曲线以充放电循环作为单元显示于图形框中。通过操作面板，可调 整显示参数：起始循环、循环数量。 2.3 数据计算 软件自动对显示于图形框中的循环进行统计计算，其结果显示于文本框中，有：充电电量、放电电量、充电能量、放电能量、电容量、等效串联电阻等。 2.4 删除多余的循环 在菜单<数据处理>中，设有三个子菜单。 2.4.1 <删除最初一个循环>：通常，由于电容器测试前的初始储能状态不确定，使得第一个循环的充放电不完整，通过该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。 2.4.2 <删除最后一个循环>：如果手动停止实验，最后一个循环的充放电可能不完整，通过 该菜单可以删除这个循环。再次操作该菜单，可再删除一个循环。 2.4.3 <删除未显示的循环>：如果只对显示于图形框中的那些循环感兴趣，可用该菜单删除显示区域之外的循环。 3. 设定参数 3.1 充电电流

太阳能电池对储能装置两种方式充电实验(实验报告)

光伏工程实验报告 实验名称：太阳能电池对储能装置两种方式充电实验学院：材料科学与工程学院 专业：应用物理 指导教师： 报告人：学号：1班级： 实验时间：2015/1/5 实验报告提交时间：2014/12/

一、实验目的 1. 了解超级电容放电的实验； 2. 了解太阳能组件直接对超级电容充电的实验； 3. 了解太阳能组件加DC-DC模块后对超级电容充电实验； 4. 熟悉恒压和恒定功率计算充电效率的方法； 5. 通过对两组实验结果进行比较，找出实现最佳充电效率的方法。 二、实验原理 1．DC-DC模块 DC-DC为直流电压变换电路，能将直流电压 转换为直流电压，相当于交流电路中的变压器，就 是相当于我们平常使用的电源充电器，最基本的 DC-DC变换电路如图1所示。 图1中，Ui为电源，T为晶体闸流管，uC为 晶闸管驱动脉冲，L为滤波电感，C为电容，D为 续流二极管，RL为负载，uo为负载电压。调节晶 闸管驱动脉冲的占空比，即驱动脉冲高电平持续时 间与脉冲周期的比值，即可调节负载端电压。 DC-DC的作用： 当电源电压与负载电压不匹配时，通过 DC-DC调节负载端电压，使负载能正常工作。本实 验的太阳能组件输出电压可以超过10V，而超级电 容器的额定电压为3V左右，因此需要用到DC-DC 模块进行电压的转换。 通过改变负载端电压，改变了折算到电源端的等效负载电阻，当等效负载电阻与电源内阻相等时，电源能最大限度输出能量。 在本实验中，DC-DC模块用于控制太阳能电池，使其始终以最大限度输出能量，保证以恒定功率输出。 2.超级电容 超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形

超级电容器实验报告

超级电容器实验报告 C,MnO2的电化学电容特性实验姓名许树茂学号 xx4016005所在学院化学与环境学院年级专业新能源材料与器件创新班指导教师舒东老师完成时间xx 年4 月 1、 【实验目的】 1、了解超级电容器的原理； 2、了解超级电容器的比电容的测试原理及方法； 3、了解超级电容器双电层储能机理的特点； 4、掌握超级电容器电极材料的制备方法； 5、掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。 2、 【实验原理】 超级电容器的原理超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。 图1 超级电容器的结构图从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面

积。表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F 之间。 (1) 双电层超级电容器的工作原理双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离内（分散层）产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。根据双电层理论,双电层的微分电容约为20μF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。双电层电容具有响应速度快，放电倍率高的特点，但储能比电容较小。(2) 法拉第鹰电容的工作原理法拉第鹰电容器是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上,电极活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容,其储存电荷的过程不仅包括双电层

超级电容器综述解析

电子技术查新训练文献综述报告 题目超级电容器技术综述 学号3130434055 班级微电132 学生赵思哲 指导教师杨莺 2014 年

超级电容器技术综述 摘要：近年来，随着经济的迅猛发展，人们在实际应用中对储能装置各项技术指标的需求不断提高，而当前电池的标准设计能力已经逐渐无法满足人们的要求，超级电容器应运而生。超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。作为一种新的储能元件,它填补了传统电容器和电池之间的空白,能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命,同时还具有比二次电池耐温和免维护的优点。本文主要针对超级电容器的储能机理、超级电容器电极材料、超级电容器的发展动态以及未来应用的展望进行了简单的论述。 关键词：超级电容器；储能机理；活性炭；发展现状；应用展望。 A Review of the technology of super capacitor Abstract：In recent years，With the rapid development of economy，People advance the need that can equip each technique index sign to continuously raise at practical application。But the standard design ability of the current battery have already canned not satisfy people's request gradually，The super capacitor emerges with the tide of the times。The super capacitor is a kind of new energy storing device, it has many characteristics such as short refresh time, long service life, good temperature characteristic, energy conservation,Environment protecting.As a new kind energy storage element, it filled up traditional capacitor and the blank of battery.It can provide energy than the common capacitor higher and the power than secondary battery higher and the longer circulating life.Meanwhile it has the advantage of rating of temperature and no maintenance than secondary battery.The text mainly aims at the keeping of super capacitor development dynamic state of ability mechanism, super capacitor electrode material, super capacitor and in the future apply of the outlook carried on simple treatise. Key Words：super capacitor; The energy storage mechanism; active carbon; development trend; Application trend .