電化學(xué)電容器電極材料研究

前言

　　電化學(xué)電容器（Electrochemical Capacitor，EC），也叫超級(jí)電容器（Supercapacitor），是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲(chǔ)能器件，具有比傳統(tǒng)電容器高得多的能量密度和比電池大得多的功率密度，充放電速度快，循環(huán)壽命長(zhǎng)。1957年，關(guān)于電化學(xué)電容器第一篇專利的發(fā)表掀起了世界范圍內(nèi)電化學(xué)電容器的研究熱潮?！　”緯?章簡(jiǎn)要介紹了電化學(xué)電容器的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用、市場(chǎng)前景及國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，重點(diǎn)分析了高比表面積碳材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物三類電極材料的研究狀況，在此基礎(chǔ)上提出了本書的研究?jī)?nèi)容。第2章介紹了電化學(xué)電容器的主要性能參數(shù)及其測(cè)試方法，并介紹了本書所采用的儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)材料，同時(shí)提出了本書的研究思路。第3章以活性炭為電極材料，研究了電化學(xué)電容器組裝工藝，并以該實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為后續(xù)研究中電容器組裝的參考。第4章對(duì)電化學(xué)電容器用中孔活性炭的制備及性能進(jìn)行了研究。第5章研究用沉淀轉(zhuǎn)化法來制備NiO，同時(shí)將NiO和活性炭組裝成混合電容器來解決電化學(xué)窗口窄的問題。第6章通過對(duì)CNTs進(jìn)行活化、回流、表面包覆MnO2和表面包覆PANI的方法來提高CNTs的比容，并研究這些方法對(duì)CNTs性能的影響。第7章對(duì)ACFC卷繞式電化學(xué)電容器進(jìn)行了研究。第8章對(duì)全書的研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，并指出了有待深入研究的問題?！　”緯舌嚸犯?dú)立撰寫，在成稿過程中得到了電子科技大學(xué)楊邦朝教授的辛勤指導(dǎo)以及江西財(cái)經(jīng)大學(xué)方勤教授的諸多幫助，在此向他們致以誠(chéng)摯的謝意。　　由于電化學(xué)電容器技術(shù)正處于飛速發(fā)展中，加上作者學(xué)術(shù)水平有限，疏漏和錯(cuò)誤在所難免.，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書在介紹電化學(xué)電容器基本概念和電極材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，著重介紹了對(duì)活性炭、氧化鎳、碳納米管和活性炭纖維布電化學(xué)電容器的研究。全書編排邏輯性強(qiáng)，內(nèi)容豐富，注重理論與技術(shù)的結(jié)合。    本書適合企業(yè)、科研院所從事化學(xué)電源研究的科研人員和技術(shù)人員閱讀，也可供高校相關(guān)專業(yè)師生學(xué)習(xí)參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論  1.1 電化學(xué)電容器簡(jiǎn)介    1.1.1 電化學(xué)電容器的特點(diǎn)    1.1.2 電化學(xué)電容器的結(jié)構(gòu)    1.1.3 電化學(xué)電容器的應(yīng)用    1.1.4 電化學(xué)電容器的發(fā)展?fàn)顩r    1.1.5 電化學(xué)電容器的市場(chǎng)前景  1.2 雙電層電容器電極材料研究進(jìn)展    1.2.1 活性炭    1.2.2 碳納米管    1.2.3 炭氣凝膠  1.3 雙電層電容器電解質(zhì)研究進(jìn)展    1.3.1 液體電解質(zhì)研究進(jìn)展    1.3.2 固體電解質(zhì)研究進(jìn)展  1.4 贗電容器研究進(jìn)展    1.4.1 金屬氧化物贗電容器    1.4.2 導(dǎo)電聚合物贗電容器  1.5 本書結(jié)構(gòu)第2章 實(shí)驗(yàn)原理和方法  2.1 引  言  2.2 主要原材料及儀器設(shè)備    2.2.1 主要原材料    2.2.2 主要儀器設(shè)備  2.3 電化學(xué)電容器性能測(cè)試    2.3.1 循環(huán)伏安特性測(cè)試    2.3.2 恒流充放電測(cè)試  2.4 小結(jié)第3章 電化學(xué)電容器的組裝和性能研究  3.1 引  言  3.2 雙電層電容機(jī)理  3.3 活性炭電化學(xué)電容器的組裝    3.3.1 材料的選擇    3.3.2 活性炭電化學(xué)電容器的組裝  3.4 活性炭電化學(xué)電容器的性能研究    3.4.1 循環(huán)伏安特性    3.4.2 容量特性研究    3.4.3 制備工藝對(duì)電容器性能的影響    3.4.4 自放電性能  3.5 小結(jié)第4章 高比表面積中孔活性炭的研制  4.1 引  言  4.2 活性炭的孔隙性表征    4.2.1 碘吸附測(cè)定方法    4.2.2 亞甲藍(lán)吸附測(cè)定方法    4.2.3 比表面積和孔徑分布測(cè)定方法  4.3 高比表面積中孔活性炭的制備    4.3.1 原料及其性質(zhì)比較    4.3.2 制備方法的選擇    4.3.3 石油焦粒度的優(yōu)化    4.3.4 劑焦比的優(yōu)化    4.3.5 活化溫度的優(yōu)化    4.3.6 活化時(shí)間的優(yōu)化  4.4 活性炭的形貌結(jié)構(gòu)和孔隙性表征    4.4.1 活性炭的SEM表征    4.4.2 活性炭的XRD表征    4.4.3 活性炭的孔隙性表征  4.5 活性炭的性能研究  4.6 小結(jié)第5章 納米Nio電化學(xué)電容器研究  5.1 引言  5.2 贗電容機(jī)理  ……第6章 碳納米管及其復(fù)合材料電化學(xué)電容器研究第7章 活性炭纖維布電化學(xué)電容器研究第8章 總結(jié)與展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.輔助電源　　電化學(xué)電容器自問世以來，在軍事方面的應(yīng)用就受到極大關(guān)注。由電化學(xué)電容器和電池組成的“致密型超高功率脈沖電源”能為微波武器與激光武器提供兆瓦級(jí)的特大運(yùn)行功率。此外，由電池和電化學(xué)電容器組成的復(fù)合電源系統(tǒng)可以保證軍用載重卡車和裝甲車輛在惡劣條件下的啟動(dòng)，還可用于軍隊(duì)和武警部隊(duì)的武器、通信設(shè)備和防護(hù)系統(tǒng)的數(shù)字化裝備，大大降低每個(gè)士兵的負(fù)擔(dān)。　　電化學(xué)電容器作為輔助電源的另一個(gè)重要應(yīng)用是與電池聯(lián)用，組成電動(dòng)汽車的動(dòng)力電源。以鉛酸、鎘鎳、鎳氫和鋰離子等為代表的二次電池和燃料電池的功率密度都較低（一般不超過500 w／kg），單獨(dú)使用時(shí)無法滿足電動(dòng)汽車對(duì)電源系統(tǒng)的要求。采用電化學(xué)電容器與動(dòng)力型二次電池并聯(lián)組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，可以有效地提高電源系統(tǒng)的功率和安全性，并能降低運(yùn)營(yíng)成本，滿足電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)技術(shù)要求。正常行駛時(shí)，由二次電池給汽車供電，同時(shí)給電化學(xué)電容器充電；在汽車啟動(dòng)、加速和爬坡時(shí)，由電化學(xué)電容器提供脈沖大電流；減速剎車時(shí)，還可以由自動(dòng)充電系統(tǒng)給電容器快速充電，回收能量。這樣不僅可以降低電池的負(fù)荷峰，使電池的使用壽命延長(zhǎng)3倍左右，還能使能量的利用率提高1.5倍以上?！　〈送?，目前市場(chǎng)上已推出的電動(dòng)自行車、電動(dòng)助力車、電動(dòng)摩托車存在致命的缺陷，即其驅(qū)動(dòng)電源充電一次行駛里程短、充電時(shí)間長(zhǎng)、使用壽命短、成本高。驅(qū)動(dòng)電源已成為制約電動(dòng)車輛發(fā)展的瓶頸，而以電化學(xué)電容器作為輔助電源，與二次電池組成的復(fù)合電源系統(tǒng)則可以很好地解決目前電動(dòng)車輛的長(zhǎng)壽命動(dòng)力電源的實(shí)用化問題。

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