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《哈尔滨工程大学》 2002年
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超级电容器相关技术研究

刘志祥  
【摘要】: 社会越来越关注环境保护问题,使得电动汽车成为理想的新一代交通工具,也为超级电容提供了发展的契机。超级电容是一种介于电池和静电电容之间的新型储能元件,功率密度比电池高数十倍,能够满足电动汽车启动、加速等高功率输出的需要。它也能用作电路元件、小型用电器、直流开关电源等用途,具有广阔的应用前景,近年来已成为研究的热点。国外超级电容的研究已非常深入,相应产品已经在电动汽车上得到了成功应用;而我国仅近几年才掀起了超级电容的研究热潮,目前尚未有实用化的超级电容制备技术和产品出现。因此开展超级电容的研究,对于促进我国电动汽车事业的迅速发展具有很大的现实意义。在本论文中我们采用了循环伏安、交流阻抗、恒流充放电、X射线衍射、电子显微镜等实验方法和测试手段对超级电容的电极物质、电解质溶液、制备组装技术等问题展开了一系列研究,得到以下结论: 1.提出了一种新的研究测试方法——双工作电极法,能够同时得到正负电极电位对总电压的各自贡献,有利于电容器性能优化。 2.指出碱性溶液中正极性能较差是影响碳基电容器性能的重要因素,增大正极活性物质的载量能够使电容性能得到一定程度的改善。 3.发现活性炭电极在硝酸钾等中性电解液中具有优越的电极性能,但存在金属集流体的腐蚀问题。 4.采用活性炭作电极材料成功制备了6V300F、3V1000F的超级电容样品,其性能接近国外同类产品。 5.制备出了兼具法拉第电子转移过程和非法拉第双电层充放电过程的复合电极物质,虽未能在超级电容中得到很好的应用,但这个思想可能会在其他领域发挥作用。 6.提出了电极的正极与电容器的负极结合成混合超级电容的构想,将氢氧化亚镍作为正极物质、活性炭作为负极活性物质构成的混合超级电容双电极比容量可达到91.7F/g,是活性炭超级电容的2~3倍,单体工作电压可以高达1.5V,从而使能量密度提高到碳基超级电容的十倍。 7.首次研究了氢氧化亚钴作为超级电容的电极性能,得到起比容量虽只有71F/g,但其阻抗却比碳电极小得多,等效串联面电阻仅为200mΩ·cm~2,而碳电极可达到1.6Ω·cm~2。这种物质更加适于用作超级电容电极物质。 哈尔滨工程大学硕士学位论文 8.采用沉淀转化法合成出的氢氧化亚钻具有更佳的电极性能,比容量可达 到92F哈。发现经过上万次循环后,电极上的CO(OHh逐渐转变成四氧化 三钻,使电极比容量增大到133F/g。指出如果采用更好的合成方法增大 容量而不增大其阻抗的话,这种物质将有着极大的应用前景。 文中双工作电极法、中性电解液、法拉第/非法拉第复合电极物质、镍/ 碳混合超级电容、氢氧化亚钻用作超级电容电极物质等都是我们富有创新性 的研究工作,得到了一些有意义的结果,希望能对超级电容器的进一步研究 有一定的启发意义。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TM53

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【引证文献】
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1 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
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1 王晓峰;主从能源电动汽车能源匹配研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
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3 王珏;超级电容器电极材料二氧化锰的制备、改性及其电容性能[D];中南大学;2007年
4 罗列英;利用超级电容的起重机械新型混合动力系统研究[D];武汉理工大学;2007年
5 甘全全;聚苯胺修饰质子交换膜燃料电池电极的研究[D];大连交通大学;2007年
【参考文献】
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【共引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前8条
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5 杨敏杰;南俊民;侯宪鲁;薛建军;崔燕;;球型Ni(0H)_2表面包覆CoOOH的研究[A];第十三次全国电化学会议论文摘要集(上集)[C];2005年
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7 许丽萍;张胜涛;钱瑛;;电解法处理铬渣溶浸液的电极反应机理[A];2008年全国湿法冶金学术会议论文集[C];2008年
8 张文保;王国庆;;发展中的电化学电容器[A];CBIA2005中国国际电池学术交流会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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9 翟海军;掺杂α-Ni(OH)_2的合成及其电化学性能研究[D];湘潭大学;2002年
10 闪星;纳米氧化物的制备及在超级电容中的应用[D];哈尔滨工程大学;2002年
【同被引文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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1 ;Maxwell高性能‘D-CELL’超级电容器,满足汽车和工业市场需求[J];电子产品世界;2006年18期
2 汪形艳,王先友,黄伟国;超级电容器电极材料研究[J];电池;2004年03期
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5 焦其军;;发挥超级电容器和蓄电池在电动车中的作用[J];汽车与配件;2010年22期
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7 本刊编辑部;崔大山;;高能镍碳超级电容器 中国首创的电动车新电源[J];时代汽车;2011年09期
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9 王晓峰,王大志,梁吉;20伏高电压型碳纳米管超级电容器的研制[J];电子学报;2003年08期
10 张治安,杨邦朝,胡永达,汪斌华;超级电容器氧化锰电极电容特性研究[J];材料热处理学报;2005年02期
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8 王贵欣;袁荣忠;周固民;瞿美臻;冯永成;于作龙;;CNTs/LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2复合材料在超级电容器中的应用[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
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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
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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
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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
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9 朱修锋;纳米MnO_2/C混合超级电容器的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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