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《大连理工大学》 2006年
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混合型超级电容器的相关理论和实验研究

张莉  
【摘要】:超级电容器具有超大容量和高储能密度,作为一种新型储能元件,在电动车、电磁武器和不间断电源等方面的应用具有很大的潜力。在实用化进程中,尤其是推广到更广阔的脉冲功率技术的应用中,尚需解决它的工作电压低和内电阻大等问题。本论文就是以超级电容器的实用化为目标,以混合型超级电容器为研究对象,从电极材料和器件的结构研究入手,解决实用化中的理论与工艺等问题。通过理论分析和机理方面的进一步描述,获得提高性能参数的具体措施,推动超级电容器应用所带来的技术进步。 为了提高超级电容器的工作电压,本研究跟踪国外最新概念,采用电解电容器的阳极和电化学超级电容器的阴极,实现了混合型超级电容器的新结构。通过结构优化组合,构筑混合型超级电容器单元,并对组装的单元样品进行了性能测试,实验结果表明工作电压得到了实质性地提高。在此基础上进一步探讨改进混合型超级电容器的内部结构形式和物理尺寸,对电容器性能的影响,以此达到优化结构设计和提高电气性能的目的。优化后的混合型超级电容器内部采用多单元并联的连接形式,其性能参数如下:工作电压40V、电容量18.4mF、内电阻0.46Ω、储能密度1.13J/cm~3。在理论方面,建立了混合型超级电容器的等效电路模型,并利用等效电路方法解析了超级电容器的阻抗特性,该方法对了解电化学过程和确定电化学参数具有一定的意义。 电极的制备是超级电容器的关键技术之一。本研究采用Sol-gel法制备水合二氧化钌粉末,进一步制备二氧化钌/活性碳复合电极,并对各种不同配比的二氧化钌/活性碳复合电极的电化学性能和物理性能进行了实验研究,旨在确定复合电极材料的最佳配比。实验结果表明在二氧化钌中加入适量的活性炭,可以改善电极的阻抗特性,但将以降低电容量为代价。当二氧化钌含量为60%时,复合电极的比电容为457.3F/g,内阻为1.291Ω,是一种比较理想的超级电容器电极材料。为了改善电极的阻抗特性,探讨电极的多种制备技术,采用了热分解Ru(CO_2H_5)_3方法,在金属钽箔上制备RuO_2·xH_2O薄膜,得出材料的比电容为362F/g,内阻为1.08Ω,用它作为超级电容器的电极,可以满足快速充放电的要求。 在混合型超级电容器的机理研究方面,引入电荷传递理论、电极过程动力学和电磁场理论,系统地解释了在混合型超级电容器中电荷存储与释放的机理。通过描述电化学反应速度、反应电流密度和电场分布得出:电极电势决定反应电流密度;电场的分布与所选材料的性能参数、电极的厚度有关。通过调整隔离薄膜的介电常数、电极极板的厚度,可以缓解电容器内部局部场强过高的问题。该描述对解释超级电容器的工作机理、
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM53

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王新宇;超级电容器用新型电极材料的研究[D];中南大学;2011年
2 宋金岩;混合型超级电容器的建模与制备研究[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘鹏飞;有源配电网公共信息模型研究[D];东北电力大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高尚通,王文琴;微波器件金属陶瓷外壳电性能设计及实践——微波器件封装之一[J];半导体技术;2002年11期
2 刘雪松,闫桂珍,郝一龙,张海霞;用于MEMS器件芯片级封装的金-硅键合技术研究[J];微纳电子技术;2003年Z1期
3 王德生,杨士勇,刘斌,陈维,陈寿田;环氧包封层对高压陶瓷电容器耐电压水平的影响研究[J];电工电能新技术;2002年04期
4 樊正亮,陈银龙,张韧;声表器件用表贴式封装管壳的研制[J];电子与封装;2003年02期
5 钟海云,李荐,戴艳阳,李庆奎;新型能源器件——超级电容器研究发展最新动态[J];电源技术;2001年05期
6 冯熙康,王伯良,陈爱松,杨清新;电动汽车锂离子动力电池系统的研制[J];电源技术;2002年02期
7 王国庆,林忠富,左伟忠,王树学;超大容量双电层电容器主要技术参数的测试[J];电子元件与材料;2000年02期
8 杨邦朝,陈金菊,冯哲圣,卢云;铝电解电容器的阻抗特性分析[J];电子元件与材料;2002年03期
9 张莉,邹积岩,薛洪发;大功率超级电容器的实验研究[J];电子元件与材料;2002年07期
10 禹胜林,王听岳,崔殿亨;球栅阵列(BGA)封装器件与检测技术[J];电子工艺技术;2000年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴丹;朱超;强骥鹏;王杨勇;;聚苯胺的掺杂及其应用[J];工程塑料应用;2006年09期
2 杨蓉;康二维;崔斌;谢钢;蒋百灵;;超级电容器聚苯胺电极材料的研究进展[J];工程塑料应用;2010年05期
3 张炳力;朱可;江昊;代康伟;;燃料电池城市客车动力系统的参数匹配研究[J];安徽农业大学学报;2007年04期
4 刘隐;乔海燕;黄健;朱学军;郑德晟;;Y波导集成光学器件的耦合技术[J];半导体光电;2010年02期
5 鲜飞;BGA焊点的质量控制[J];半导体技术;2005年05期
6 靳添絮;陈杰;白永强;王海杰;;基于超级电容器的混合动力装置设计与应用[J];北京理工大学学报;2009年05期
7 冯青平;谢续明;;多壁碳纳米管改性热固性酚醛树脂的研究[J];玻璃钢/复合材料;2007年03期
8 耿建明;胡安;肖飞;;超级电容器在直流电力系统中应用研究[J];船电技术;2005年06期
9 吴林君;管琤;郭丽;;双电层电容器核心组件的研究进展[J];船电技术;2008年03期
10 杜宣燕;潘玉田;刘智超;马昀;;基于图像采集卡的高分辨率X射线检测系统设计[J];传感器与微系统;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 史建卫;何鹏;钱乙余;袁和平;;无铅化SMT质量检测技术[A];2004中国电子制造技术论坛——电子整机无铅化焊接技术学术研讨会论文集[C];2004年
2 鲜飞;;PCB组装领域中的X-ray检测技术[A];2011中国电子制造与封装技术年会论文集[C];2011年
3 夏熙;刘洪涛;;一种正在迅速发展的贮能装置——超电容器[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年
4 王毅;杨文胜;D.G.Evans;段雪;;Co-Al水滑石(LDH)超电容性能的调控[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
5 李建祥;李军建;杨威;王晓辉;;有机电致发光器件及其封装研究进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
6 杨威;李军建;李建祥;王晓辉;;OLED封装材料气体渗透率测试的发展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
7 鲜飞;黄腾;;测试技术在通信工业上的应用与发展[A];武汉市首届学术年会通信学会2004年学术年会论文集[C];2004年
8 翟楠松;张东来;徐殿国;佟强;;超级电容国内外研究及应用现状[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
9 杨颂;梁磊;郭鹏义;杨耕;;介绍一种新型电容器——双电层电容器[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年
10 时志强;樊丽萍;王成扬;;商业化的锂离子电池石墨负极材料的研究进展[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王新宇;超级电容器用新型电极材料的研究[D];中南大学;2011年
2 王瑨;两亲性炭材料的结构及其在电极材料领域应用的研究[D];天津大学;2010年
3 周新民;轮胎式起重机混合动力系统的研究和实现[D];华中科技大学;2011年
4 钟建;基于柔性塑料基底OLED阵列化技术及有机光伏器件研究[D];电子科技大学;2011年
5 黄小文;电化学电容器及锂离子电池正极材料的研究[D];东北师范大学;2002年
6 梁逵;碳纳米管及氧化镍超级离子电容器的研究[D];电子科技大学;2002年
7 王占良;锂离子电池用聚合物电解质应用基础研究[D];天津大学;2003年
8 耿新;二氧化锰电化学电容器的研究[D];天津大学;2003年
9 李鹏;统一电能质量控制器UPQC及其H_∞控制方法的研究[D];华北电力大学(河北);2004年
10 张正元;射频微机械开关与放大器关键技术研究[D];重庆大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘兰;导电高分子修饰活性炭电极的制备与电化学性能研究[D];中国海洋大学;2010年
2 李利民;含氮活性碳材料的制备及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
3 杨艳静;超级电容器用纳米二氧化锰的制备及电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
4 李媛;超级电容器电极材料的制备及其电化学性能的研究[D];沈阳理工大学;2010年
5 陈超;锂离子动力电池测试系统的设计与应用[D];浙江大学;2011年
6 范海宾;多壁碳纳米管/PET复合材料界面相容性的研究[D];太原理工大学;2011年
7 刘祎;超级电容储能装置作为兆瓦级风力机变桨系统备用电源的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
8 叶飞;基于超级电容储能的双馈风电机组并网控制研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 靳莉;电动公交车电池状态与运营匹配关系研究[D];北京交通大学;2011年
10 宋洁;机械化学合成纳米功能材料及性能研究[D];华东师范大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨蓉;康二维;崔斌;谢钢;蒋百灵;;超级电容器聚苯胺电极材料的研究进展[J];工程塑料应用;2010年05期
2 王建波;向兵;娄朝刚;张晓兵;雷威;穆辉;孙强;;GaAs量子阱太阳能电池转换效率的计算[J];半导体学报;2006年06期
3 庞旭;马正青;左列;曾苏民;;超级电容器金属氧化物电极材料研究进展[J];表面技术;2009年03期
4 周新民;孙晖;;新型储能元件综述——超级电容及其应用[J];变频器世界;2009年06期
5 桂长清;新型贮能元件超级电容器[J];船电技术;2003年01期
6 张传喜;郑中华;;超级电容器碳材料的研究现状与发展[J];船电技术;2007年05期
7 李晶;赖延清;李颉;刘业翔;;导电聚苯胺电极材料在超级电容器中的应用及研究进展[J];材料导报;2006年12期
8 吕进玉;林志东;;超级电容器导电聚合物电极材料的研究进展[J];材料导报;2007年03期
9 陈光铧;徐建华;杨亚杰;蒋亚东;葛萌;;超级电容器有机导电聚合物电极材料的研究进展[J];材料导报;2009年19期
10 袁磊;王朝阳;付志兵;张厚琼;唐永建;;超级电容器电极材料的研究进展[J];材料导报;2010年17期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵为;太阳能光伏并网发电系统的研究[D];合肥工业大学;2003年
2 廖敏夫;基于光控模块的多断口真空开关研究[D];大连理工大学;2004年
3 张家鑫;导电高分子纳米材料的电化学合成[D];清华大学;2005年
4 李海东;超级电容器模块化技术的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
5 张慧妍;超级电容器直流储能系统分析与控制技术的研究[D];中国科学院研究生院(电工研究所);2006年
6 朱玉东;炭气凝胶的制备及在超级电容器中的应用[D];大连理工大学;2006年
7 慈颖;基于碳材料和氧化钌超级电容器的研究[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2007年
8 王永刚;高比能量电化学电容器的研究[D];复旦大学;2007年
9 刘亚菲;超级电容器活性炭电极材料的孔径调控和表面改性[D];同济大学;2008年
10 张熊;二氧化锰及其纳米复合材料的可控制备与性能研究[D];北京化工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蔡惠红;燃料电池模型及其发电系统的研究[D];四川大学;2003年
2 杨娇萍;超级电容器用多孔活性炭材料的研究[D];北京化工大学;2005年
3 姜来新;聚苯胺纳米结构的电化学合成与表征[D];青岛科技大学;2006年
4 徐伟光;综合电化学工作站硬件设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2006年
5 高海洋;CIM建模在地区电网操作票开票系统中的应用研究[D];上海交通大学;2007年
6 蔡玉冬;纳米碳材料用作电化学超级电容器电极材料的研究[D];西南交通大学;2007年
7 毛定文;超级电容器用聚苯胺/活性炭复合材料的研究[D];北京化工大学;2007年
8 卢海;聚苯胺纳米纤维的界面聚合法制备及电化学电容特性研究[D];中南大学;2007年
9 冷贵峰;基于燃料电池的分布式发电并网系统的研究[D];湖南大学;2009年
10 柴庆冕;超级电容器储能系统充放电控制策略的研究[D];北京交通大学;2010年
【二级引证文献】
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1 白鑫;超级电容器恒功率测试系统的研究[D];大连理工大学;2010年
2 张宁;超级电容器电压均衡系统的研究[D];大连理工大学;2011年
【二级参考文献】
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1 李秀清,葛新霞;BGA封装技术研究[J];半导体情报;2000年04期
2 闫智刚,唐民洪,张绍辉;电动自行车用铅酸动力电池的发展状况[J];蓄电池;2002年03期
3 张文保;电动汽车电池及其充电问题[J];电池;1997年03期
4 桂长清;电动车用铅酸蓄电池[J];电池;1999年01期
5 阎智刚,胡信国;提高铅酸电池活性物质利用率[J];电池;2001年02期
6 胡信国,阎智刚,章宁琳,童一波,毛贤仙;国外电动车电池的发展近况[J];电池;2001年03期
7 刘业翔,胡国荣,禹筱元;锂离子电池研究与开发的新进展——第11届国际锂电池会议述评[J];电池;2002年05期
8 任学佑;MH/Ni电池的发展现状[J];电池;2002年05期
9 桂长清;铝空气电池的前景[J];电池;2002年05期
10 吴锋;绿色动力蓄电池的现状与展望[J];电池;2002年S1期
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1 毕道治;;混合电动车电池的开发及展望[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年
2 吴锋;李丽;;电动车用高功率二次电池研究进展[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年
3 吴寿松;;论电动自行车蓄电池的改进[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年
4 李诚芳;;电动自行车及其电池[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年
5 张文保;;电动自行车用电池和燃料电池现状[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年
6 郭自强;;电动车电池概况及发展前景[A];电动车及新型电池学术交流会论文集[C];2003年
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1 李娜;王先友;魏建良;安红芳;郑丽萍;;中孔炭的制备及其在超级电容器中的应用[J];中南大学学报(自然科学版);2009年03期
2 周晓平;舒东;;超级电容器电极材料MnS_(0.4)O_(0.8)的制备及其电容行为研究[J];广州化工;2010年05期
3 李俊;王先友;黄庆华;戴春玲;;超级电容器MnO_2/CRF复合电极材料的制备及性能的研究[J];功能材料;2006年12期
4 李俊;王先友;黄庆华;戴春玲;;α-MoO_3/CRF复合电极的制备及其在超级电容器中的应用[J];中国有色金属学报;2006年08期
5 张莉,邹积岩,郭莹,王泉水;40V混合型超级电容器单元的研制[J];电子学报;2004年08期
6 李俊;王先友;黄伟国;汪形艳;黄庆华;;超级电容器用MoO_3/AC复合电极的制备[J];电池;2005年06期
7 张治安,杨邦朝,邓梅根,胡永达,汪斌华;超级电容器纳米氧化锰电极材料的合成与表征[J];化学学报;2004年17期
8 袁磊;袁秋月;王朝阳;付志兵;张厚琼;唐永建;;碳气凝胶及活化碳气凝胶电极材料制备与性能[J];强激光与粒子束;2011年03期
9 刘献明,张校刚,包淑娟,王永刚;掺钴MnO_2电极的电化学电容行为研究[J];功能材料与器件学报;2003年03期
10 郎俊伟;孔令斌;罗永春;康龙;;花状Co_5(O_(9.48)H_(8.52))NO_3的简易制备及其超级电容性能[J];兰州理工大学学报;2008年03期
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1 马衍伟;张熊;余鹏;陈尧;;新型超级电容器纳米电极材料的研究[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
2 王巍;邵光杰;马志鹏;张春迎;;Co掺杂二氧化锰超级电容器电极材料研究[A];2011年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2011年
3 魏玮;黄小彬;唐小真;;一种无定形水合二氧化锰/微多孔碳球复合物作为超级电容器电极材料[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
4 周建新;沈湘黔;;超级电容器电极材料研究进展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅲ[C];2004年
5 王毅;杨文胜;D.G.Evans;段雪;;Co-Al水滑石(LDH)超电容性能的调控[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
6 黄庆华;王先友;李俊;;超级电容器电极材料-MnO_2的电化学制备及其应用研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(下集)[C];2005年
7 周晓平;谢正义;文萃;陈红雨;舒东;;超级电容器电极材料MnS_(0.4)O_(0.8)的制备及电容行为研究[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
8 李俊;王先友;黄伟国;汪形艳;卓海涛;;超级电容器复合电极材料-MoO_3/AC的制备及性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
9 李娜;王先友;戴春岭;魏建良;杨顺毅;;超级电容器用中孔炭材料的制备及其性能研究[A];中国化学会第26届学术年会新能源与能源化学分会场论文集[C];2008年
10 李俊;王先友;黄伟国;汪形艳;卓海涛;;超级电容器复合电极材料MoO_3/AC的制备及性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集稀土专辑[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 彭友 石丽晖;深圳惠程拟参与组建新能源公司[N];上海证券报;2009年
2 赵文;超级电容器:正在升起的新兴行业[N];科技日报;2004年
3 记者 过国忠 通讯员 陈培;我国研制出基于超级电容器的动态电压恢复器[N];科技日报;2011年
4 何永晋;我国有了“超级电容器”[N];科技日报;2000年
5 辽宁工学院 陈永真;超级电容器原理及电特性[N];中国电子报;2003年
6 昆明 兰得春;超级电容[N];电子报;2007年
7 记者 刘丽伟;森塬活性炭自主研发国内空白产品[N];朝阳日报;2010年
8 记者 金晓明;研究支持措施 推进超容产业[N];朝阳日报;2010年
9 李俊记者  王春;超级电容车到底新在哪?[N];科技日报;2006年
10 本报实习记者 薛飞;自主知识产权超级电容车“武装”公交线路[N];中国知识产权报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张莉;混合型超级电容器的相关理论和实验研究[D];大连理工大学;2006年
2 宋金岩;混合型超级电容器的建模与制备研究[D];大连理工大学;2010年
3 王六平;有序介孔炭基超级电容器电极材料的制备及性能研究[D];大连理工大学;2012年
4 于占军;多层次结构金属氧化物超级电容器电极材料的研究[D];武汉理工大学;2010年
5 翟登云;高能量密度超级电容器的电极材料研究[D];清华大学;2011年
6 吴洪鹏;石墨烯的制备及在超级电容器中的应用[D];北京交通大学;2012年
7 李艳华;基于超级电容器用的四氧化三钴的形貌可控制备及性能研究[D];中南大学;2011年
8 孙丽洁;聚苯胺/氧化锰原位电化学复合及复合膜在超级电容器领域的应用[D];东北大学;2008年
9 郎俊伟;用于超级电容器的金属氧化物及其复合电极材料的制备与性能研究[D];兰州理工大学;2010年
10 孙刚伟;炭基超级电容器正负极不对称电容行为研究[D];华东理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄丛聪;超级电容器电极材料的制备及应用[D];山东理工大学;2010年
2 李媛;超级电容器电极材料的制备及其电化学性能的研究[D];沈阳理工大学;2010年
3 高峰阁;超级电容器用聚噻吩/聚苯胺/活性炭复合电极材料的研究[D];北京化工大学;2010年
4 郑丽萍;碳化钙骨架碳的制备及其修饰在超级电容器中的应用[D];湘潭大学;2010年
5 唐丽;超级电容器用碳质多孔材料的制备及其电化学性能[D];华东理工大学;2011年
6 刘凤丹;超级电容器电极制备工艺与纳米门炭电极材料研究[D];天津大学;2010年
7 刘献明;金属氧化物超级电容器电极材料的研究[D];新疆大学;2003年
8 孙津清;添加不同导电剂对超级电容器性能的影响[D];天津大学;2010年
9 刘不厌;纳米二氧化锰的制备、改性及其电化学性质[D];大连理工大学;2011年
10 黄大千;超级电容器MnO_2电极材料的研究[D];北京交通大学;2010年
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