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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

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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4 张伟民;郭超;姚雷波;;超级电容充放电实验系统的研究与实现[J];化工自动化及仪表;2010年09期
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中国博士学位论文全文数据库 前5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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【参考文献】
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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9 吴坤;李飞飞;陈平;;设计性实验教学:双电层电容的测量[A];第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集(下册)[C];2010年
10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 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
3 张晶;基于介孔碳载体的高容量超级电容器复合电极材料的制备及性能研究[D];兰州理工大学;2010年
4 王明艳;过渡金属化合物修饰电极的制备和应用研究[D];南京理工大学;2011年
5 邹文斌;几种无机纳米粒子/(氧化)石墨烯复合材料的制备及性能研究[D];南京理工大学;2011年
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7 刘海晶;电化学超级电容器多孔碳电极材料的研究[D];复旦大学;2011年
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9 范新庄;石墨电极的电化学改性制备方法与准电容特性研究[D];中国海洋大学;2011年
10 原长洲;碳纳米管基复合材料的制备、表征及其超电容特性研究[D];南京航空航天大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵飞;锌酸钙制备方法和生成机制及锌枝晶的研究[D];郑州大学;2010年
2 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
3 邹武元;导电聚苯胺在超级电容器中的应用研究[D];中国海洋大学;2010年
4 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
5 占孝云;聚苯乙烯模板法制备锂离子电池材料及电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐寿波;;改革开放30年中国能源发展战略的变革[J];北京交通大学学报(社会科学版);2008年03期
2 林福昌,李劲,姚宗干;电磁发射兵器用电容器的选取[J];兵工学报;2003年03期
3 廖川平,孙世刚,周绍民,姚士冰;苯胺的无电聚合[J];北京大学学报(自然科学版);2001年02期
4 姬芬竹;高峰;吴志新;;电动汽车传动系参数设计及动力性仿真[J];北京航空航天大学学报;2006年01期
5 吴可;仇卫华;曹高萍;周国治;;Li_4Ti_5O_(12)作为混合电化学电容器负极材料的电化学性能[J];北京科技大学学报;2006年10期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
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7 余丹梅;纳米氢氧化镍电极材料的研究[D];重庆大学;2004年
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9 张方华;双向DC-DC变换器的研究[D];南京航空航天大学;2005年
10 张治安;基于氧化锰和炭材料的超级电容器研究[D];电子科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨贞胜;介孔碳超级电容器电极材料的研究[D];兰州理工大学;2011年
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4 郭丽芳;智能充电装置及其控制技术[D];河海大学;2003年
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10 徐斌;QY25型汽车起重机设计[D];大连理工大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 蒋玮;胡仁杰;张金龙;;光伏直流系统中超级电容充电电路设计与分析[J];电源技术;2011年07期
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8 张治安,邓梅根,胡永达,杨邦朝;电化学电容器的特点及应用[J];电子元件与材料;2003年11期
9 徐艳;王本根;王清华;刘宏宇;;超级电容器用氧化钌及其复合材料的研究进展[J];电子元件与材料;2006年08期
10 陈英放;李媛媛;邓梅根;;超级电容器的原理及应用[J];电子元件与材料;2008年04期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 周冬兰;高立军;汪涛;张宁;;超级电容器的储能原理及其电极材料的研究进展[A];2007高技术新材料产业发展研讨会暨《材料导报》编委会年会论文集[C];2007年
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3 朱建学;付为刚;濮德璋;;轮胎式集装箱门式起重机节能技术研究综述[A];物流工程三十年技术创新发展之道[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘慧芳;非并网风电直供系统方案设计及控制策略研究[D];中国地质大学(北京);2011年
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3 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
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6 于海芳;混合动力汽车复合储能系统参数匹配与控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 石荣玲;装载机并联液压混合动力系统设计与控制策略研究[D];中国矿业大学;2011年
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10 黎春湦;大型工业企业智能电网构建研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 孔德帅;纳米多孔结构镍基复合膜电极的电化学法制备及其赝电容性能[D];浙江大学;2011年
3 陈基锋;一种带有前馈重复滤波器的三相并网逆变器研究[D];浙江大学;2011年
4 李宁;基于ADVISOR的多能量源HEV仿真软件二次开发及应用研究[D];西安工业大学;2011年
5 王军;基于ARM的多路智能温度控制器的设计与研究[D];江南大学;2011年
6 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
7 闻超;基于超级电容的双向直流变换器的研究[D];北京交通大学;2011年
8 李晶;混合动力液压挖掘机上部回转机构动能回收研究[D];吉林大学;2011年
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10 赵巧云;基于光伏发电微源的微网动态特性研究[D];华北电力大学(北京);2011年
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5 王贵欣;冯永成;周固民;瞿美臻;张伯兰;于作龙;;碳纳米管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(上卷)[C];2003年
6 单既成;陈维英;;超级电容器与通信备用电源[A];通信电源新技术论坛——2008通信电源学术研讨会论文集[C];2008年
7 孙玥;彭乔;刘不厌;;超级电容器MnO_2微米球的制备及其电化学性质[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
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
9 王桂玲;杜建平;张莹;邵光杰;;Co掺杂对二氧化锰超级电容器材料表面形貌的影响[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
10 王贵欣;周固民;瞿美臻;江奇;王国平;冯永成;张伯兰;于作龙;;两种碳纳米管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(上卷)[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 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
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 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
4 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
5 何永晋;我国有了“超级电容器”[N];科技日报;2000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 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
2 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
3 孟繁慧;基于新型纳米结构超级电容器材料的研究[D];山东大学;2013年
4 孙谊;碳基超级电容器单体性能相关理论与应用技术研究[D];北京交通大学;2013年
5 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
6 陈立锋;碳基复合材料的设计、规模化制备及其在超级电容器中的应用[D];中国科学技术大学;2013年
7 李琛;碳基超级电容器及其电气性能研究[D];大连理工大学;2013年
8 曲群婷;高性能混合型超级电容器的研究[D];复旦大学;2010年
9 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
10 高宇;超级电容器用新型高比表面积碳材料电化学性能研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘志祥;超级电容器相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 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
3 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
4 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
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 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
7 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
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 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
10 王磊;多肽纤维的制备以及石墨烯基超级电容器的制备及其电化学性能研究[D];西北大学;2011年
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