超级电容建模现状及展望_单金生

超级电容器电极材料的研究进展

2011年第3期 新疆化工 11 超级电容器电极材料的研究进展 摆玉龙 （新疆化工设计研究院，乌鲁木齐830006） 摘要：超级电容器既具有超大容量，又具有很高的功率密度，因此它在后备电源、替代电源、大功率输出等方面都有极为广泛的应用前景。超级电容器的性能主要取决于电极材料，近年来各国学者对于超级电容器的电极材料进行了大量的研究。 关键词：超级电容器；电极材料 1 前言 超级电容器的种类按其工作原理可以分为双电层电容器、法拉第准电容器(也称为赝电容电容器)以及二者兼有的混合电容器。双电层电容器基于双电层理论，利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来储存能量。法拉第准电容器则基于法拉第过程，即在法拉第电荷转移的电化学变化过程中产生，不仅发生在电极表面，而且可以深入电极内部。根据这两种原理，目前作为超级电容器的电极材料的主要分为三类[1]：碳材料、金属氧化物及水合物材料、导电聚合物材料。 2 碳材料类电极材料 在所有的电化学超级电容器电极材料中，研究最早和技术最成熟的是碳材料。其研究是从1957年Beck发表的相关专利开始的。碳电极的研究主要集中在制备具有大的比表面积和较小内阻的多孔电极材料上，可用做超级电容器电极的碳材料主要有:活性炭、纳米碳纤维、玻璃碳、碳气凝胶、纳米碳管等。 活性炭(AC)是超级电容器最早采用的碳电极材料[2]。它是碳为主，与氢、氧、氮等相结合，具有良好的吸附作用。其特点是它的比表面积特别大，比容量比铂黑和钯黑高五倍以上[3]。J.Gamby[4]等对几种不同比表面积的活性炭超级电容器进行测试，其中比表面积最大为2315m2·g的样品得到的比容量最高，达到125F/g，同时发现比表面积和孔结构对活性炭电极的比容量和内阻有很大影响。 活性炭纤维(ACF)是性能优于活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料。ACF的制备一般是将有机前驱体纤维在低温(200℃~400) ℃下进行稳定化处理，随后进行炭化、活化(700℃~1000) ℃。日本松下电器公司早期使用活性炭粉为原料制备双电层电容器的电极，后来发展的型号则是用导电性优良、平均细孔孔径2~5nm、细孔容积0.7~1.5m3/g、比表面积达1500~3000m2/g的酚醛活性炭纤维[5]，活性炭纤维的优点是质量比容量高，导电性好，但表观密度低。H. Nakagawa采用热压的方法研制了高密度活性炭纤维(HD-ACF)[6]，其密度为0.2~0.8g/m3，且不用任何粘接剂。这种材料的电子导电性远高于活性炭粉末电极，且电容值随活性炭纤维密度的提高而增大，是一种很有前途的电极材料。用这种HD-ACF 制作超级电容器电极[7]，结果表明，对于尺寸相同的单元电容器，采用HD-ACF为电极的电容器的电容明显提高。 炭气凝胶是一种新型轻质纳米级多孔性非晶炭素材料，其孔隙率高达80%~98%，典型孔隙尺寸<50nm，网络胶体颗粒尺寸3~20nm，比表面积高达60~1000m2/g，密度为0.05~0.80g/m3，是一种具有许多优异性能(如导电性、光导性和机械性能等)和广阔的应用前景的新型材料[8]。孟庆函，

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

超级电容器研究综述

一、超级电容器的发展与进步 （一）概述 在古代，人们发现了与琥珀及橡皮相摩擦，引起表面贮存电荷的可能性。然而这一效应的缘由直到18世纪中叶方被人们理解。140年后，人们开始对电有了分子原子级的了解。早期的有关莱顿瓶的发现和研究，开启了电容器的序幕。之后，电容器不断的发展起来，现如今，其发展起来的电化学超级电容器，已经应用于国防设备、电力设备、通讯设备、铁路设施、电子产品、汽车工业等方方面面，成为当代社会不可缺少的一部分。 电能能够以两种截然不同的方式存贮：一种间接方式是作为潜在可用的化学能，存贮在电池里。另一种直接的方式，则是以静电学形式将正负电荷置于一个电容器的不同极板之间来存贮电能。超级电容器在存贮电荷时有着两种原理，一种是通过双电层原理，以非法第模式来存贮电能；而另一种则是法拉第模式，通过发生氧化还原反应来产生赝电容。目前双电层型超级电容器一般采用碳材料做电极，通过碳材料的大的比表面积来增加双电层的面积，而赝电容型超级电容器一般采用氧化物或聚合物的材料来做为电极。同时，二者在制作超级电容器的时候也可以并用，从而使得超级电容器也可以划分为对称超级电容器和非对称超级电容器，对称即指电容器的两极的材料相同，非对称则不同。在电解质方面，超级电容器绝大多数均采用液体电解质，如水及其它有机溶剂。 超级电容器的电化学性能分析有很多方法，但通常都包括以下四种图：循环伏安曲线，恒流充放电曲线，交流阻抗谱，循环稳定性曲线。通过这四种图可以比较明确地判断出一个超级电容器的电化学性能的好坏，具体判断方法之后会详细说明。 超级电容器有着非常高的功率密度，但是其能量密度却比较低，它有着极好的循环充放电稳定性但是电压窗口却比较窄。但是人们也在对其进行着不断的研究来改善超级电容器的这些弊端。 （二）超级电容器的原理 超级电容器又称为电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的新型电化学储能器件，它的出现填补了Ragone图中传统电容器的高比功率和电池的高比能量之间的空白。一方面，与传统电容器相比，超级电容器的电极材料往往选用高比表面积材料，如活性碳，通过静电作用在固/液界面形成对峙的双电层存储电荷，因此超级电容器拥有比传统电容器高的能量密度，静电容量能够达到千法拉至万法拉级；另一方面，与电池能量存储机理类似，超级电容器可以通过法拉第氧化还原反应完成电荷存储和释放，由于主要依靠电极表面或近表面的活性材料存储电荷，超级电容器与电池相比，能量密度较低，但是具有高的功率密度和循环稳定性。 1 传统电容器 传统的平行板电容器是所有静电电容器储能的基础，传统电容器电能的储存来源于电荷在两极板上聚集而产生电场。平行板电容器的静电电容的计算公式为： r是两极板材料的相对介电常数，0是真空介电常数，A是电极板的正对面积，d 是两极板的距离。 2 双电层超级电容器 双电层电容器是通过静电电荷分离，依靠固/液界面的双电层效应完成能量的存储和转化。电解液离子分布可为两个区域——紧密层和扩散层。其双电层电容可视为由紧密层电容和扩散层电容串联而成。双电层电容器正是基于上述理论发展起来的。充电时，电子经外电

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 .

基于新型超级电容技术的电动车动力系统

基于新型超级电容技术的电动车动力系统 摘要：本文叙述了一种新型超级电容的研发、制备和测试。并且将这个技术应用于电动车动力系统及相关衍生产品的解决方案。 关键词：超级电容纳米MnO2混合动力 一、研究背景情况 能源是一切系统得以运行的基础。所以在任何设备的设计流程中，能量的供给速率、恒定稳定性、持久度都是第一要考虑的问题。这一点在移动、便携设备上更为突出，几乎成为了其发展的瓶颈。可以说能量供给的质量直接影响着移动、便携设备功能、性能的发展。 小到手机、随身听大到电车、潜艇都有一个电力供给的问题。其中电池是核心问题，由于其能量密度大（可达20~100Wh/kg）、成本较低、技术成熟几乎成为了大量存储电荷的唯一手段，有着不可替代的地位。但由于种种原因，电池容量得不到大幅的提高。所以，各界都在研究着如何提高能量利用效率的问题。 上世纪九十年代，各国军事领域都出现了混合动力的战车、战舰。即用柴油机发电给电池充电，再以电为动力驱动其运行。这种看似二战中的老式潜艇的动力方式在如今却有着突出的优势。由于柴油机的特性，运转速度越慢效率越高。但功率难以保证。在高速运转时功率大而效率低。尤其在加速过程中能量浪费很严重。所以就让柴油机以经济功率运转发电，给电池充电。通过电池来驱动其运行。同时电机变速效率比机械变速效率高得多，整体可以节能近30%。可以说电驱动是如今的发展趋势。 但是由于电池的特性，瞬间放电功率有限。同时，也有与柴油机相似的缺点——输出功率越大效率越低——虽然比柴油机已经强得多了。但综合来看，电池驱动的瞬间加速能力仍不如常规动力。于是，就要求在电池驱动的瞬间放电功能有所改善。其中，在电池上并联一个超级电容是最可行、最成熟的解决方案。所以，超级电容的研发成了一个热点技术。 从1957年Becker申请了活性炭做电极材料的双电层电容器专利到现在，超级电容器已有半个世纪的发展历史。其中研究工作主要集中在电极活性物质的研究上。此间许多物质被用作电极材料，大致可分三类：碳材料，过渡金属化合物以及掺杂的导电聚合物。 碳材料是最早用作超级电容活性物质的材料，并且其应用一直延续到现在。目前玻璃碳、碳纳米管等材料用于超级电容的电极材料受到越来越多的关注，利用碳纳米管制成的电容器单体，测得其比容量可达到104F/g，在100HZ时还有49F/g，这个转变频率远远大于活性炭的1Hz，说明碳纳米管具有更优良的频率响应。

超级电容器电极材料研究现状及存在问题

功能材料课程报告 指导老师： 学院：材料科学与工程学院专业：材料加工工程 姓名： 学号： 日期: 2012 年7 月13 日

超级电容器电极材料研究现状及存在问题 摘要:电极材料是决定电容器性能的重要因素，高性能电极材料的开发是超级电容器研发的重点。本文主要讨论了超级电容器阳极材料的研究现状及存在问题，这些材料包括：碳材料、贵金属氧化物、导电聚合物和一些其他材料。复合或混合型电极材料可以显著提高超级电容器的综合性能，已经成为超级电容器电极材料发展的主要趋势。 关键词:超级电容器；电极材料；研究现状；存在问题

1电极材料的研究现状 1.1正极材料 目前用作超级电容器电极的材料主要有三类:碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。 1.1.1碳材料碳是最早被用来制造超级电容器的电极材料。碳电极电容器主要是利用储存在电极与电解液界面的双电层能量，其比表面积是决定电容器容量的重要因素。尽管高比表面的碳材料比表面积越大，容量也越大，但实际利用率并不高，因为多孔碳材料中孔径一般要2nm及以上的空间才能形成双电层，从而进行有效的能量储存。而制备的碳材料往往存在微孔(小于2nm)不足的情况。所以这个系列主要是向着提高有效比表面积和可控微孔孔径(大于2nm)的方向发展。除此之外，碳材料的表面官能团、导电率、表观密度等对电容器性能也有影响[1]。 碳电极电容器其电容的大小和电极的极化电位及电极比表面积大小有关，故可以通过极化电位的升高和增大电极比表面积达到提高电容大小的目的。电极/电解质双电层上可贮存的电量其典型值约为15~40μF·cm-2。选用具有高表面积的高分散电极材料可以获得较高的电容。对理想可极化体系而言，可通过无限提高充电电压而大量储存能量。但是，对于实际体系却受电极材料和电解液组成的电极系统的可极化性和溶剂分解的限制，可通过加大电极比表面积来增加电容值。电容C可由下式给出 C=ε·ε0Ad 式中:ε ε为电导体和内部赫姆霍兹面间区域的相对0为自由空间的绝对介电常数， 介电常数，A为电极表面积，d为导体与内赫姆霍兹面之间的距离。 近年来研究主要集中在提高碳材料的比表面积和控制碳材料的孔径及孔径分布，并开发出许多不同类型的碳材料，主要有: 多孔碳材料、活性碳材料、活性碳纤维、碳气溶胶以及最近才开发的碳纳米管等[2]。 多孔碳材料、活性碳材料和活性碳纤维：这个排列基本代表了碳材料为提高有效比表面积的发展方向。之所以发展为活性碳，主要是在于通过活化处理(如水蒸汽)后，可以增加微孔的数量，增大比表面积，提高活性碳的利用率。这些材料随制作电极工艺的不同先后出现过:活性碳粉与电解液混合制成的糊状电

超级电容器的研究进展

超级电容器的研究进展

超级电容器的研究进展 摘要：超级电容器是一种新型储能装置，它具有功率密度高、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。近年来，各种新兴材料 的发展，为超级电容器电极材料的选取提供了更多的选择条件，促进了超级电 容器的快速发展。本文总结了超级电容器的特点，重点介绍了超级电容器的工 作原理、分类以及超级电容器的材料。并简要展望了超级电容器电极材料的发 展方向和前景。 关键词：超级电容器碳电极贵金属氧化物导电聚合物 Abstract: Super capacitor is a new type of energy storage device. It has the characteristics of high power density, short charging time, long service life, good temperature characteristics, energy saving and green environmental protection. In recent years, the development of a variety of new materials, for the selection of the super capacitor electrode materials to provide more options to promote the rapid development of the super capacitor. This paper summarizes the characteristics of the super capacitor, and introduces the working principle of the super capacitor, classification and the material of the super capacitor. And briefly discussed the developing direction of super capacitor electrode materials and prospect. Key words: Super capacitor Carbon electrode Precious metal oxide Conducting polymer 一、引言 超级电容器是建立在德国物理学家亥姆霍兹（1821～1894）提出的界面双 电层理论基础上的一种全新的电容器，又叫电化学电容器(Electrochemcial Capacitor, EC)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器可以被视为悬浮在电

2019超级电容器行业分析报告及技术研究现状

2012超级电容器行业分析报告及技术研究现状 一、电容器、超级电容器行业分析 超级电容器根据制造工艺和外形结构可划分为钮扣型、卷绕型和大型三种类型三者在容量上大致归类为5F以下、5F~200F、200F以上它们由于其特点的不同运用领域也有所差异。 钮扣型产品具备小电流、长时间放电的特点，可用在小功率电子产品及电动玩具产品中。而卷绕型和大型产品则多在需要大电流短时放电，有记忆存储功能的电子产品中做后备电源，适用于带CPU的智能家电、工控和通信领域中的存储备份部件。另外大型超级电容器通过串并联构成电源系统可用在汽车等高能供应装置上。 表1、表2是对三种超级电容器产业规模进行调查而得到的数据整理而成的，分别反映了世界和中国超级电容器产业的情况。从这两个表中我们不难发现三个问题： 1、超级电容器产业的发展非常迅速，无论是钮扣型还是卷绕型或是大型超级电容器，其产业规模都在高速扩展。 2、中国在钮扣型超级电容方面的竞争力不明显，在中国钮扣型市场中，海外产品几乎占据了90%以上的份额，竞争非常激烈。数据表明，近几年国内厂家的市场份额也在逐步扩大。 3、卷绕型和大型方面，中国的技术水平与国际接近，市场份额也比较理想。近几年，中国厂商的销售收人也在呈几何倍数增长。据调查，国产超级电容器已占有中国市场60%~70%的份额。 二、超级电容器技术研究现状

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响应减少。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。 超级电容器因其独特的双层大容量储存结构对原材料及制作工艺提出了极高的要求。电极、电解质和隔膜的组成和质量对超级电容器的性能起着决定性的影响。下面将从原材料，制作工艺等几个方面对超级电容器的技术现状进行分析。 2.1正极材料 目前用作超级电容器电极的材料主要有三类：碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。 2.1.1 碳材料 碳是最早被用来制造超级电容器的电极材料。碳电极电容器主要是利用储存在电极与电解液界面的双电层能量，其比表面积是决定电容器容量的重要因素。尽管高比表面的碳材料比表面积越大，容量也越大，但实际利用率并不高，因为多孔碳材料中孔径一般要2nm及 以上的空间才能形成双电层，从而进行有效的能量储存，而制备的碳材料往往存在微孔(孔 径小于2nm)不足的情况。所以这个系列主要是向着提高有效比表面积和可控微孔孔径(孔径 大于2nm)的方向发展。除此之外，碳材料的表面官能团、导电率、表观密度等对电容器性 能也有影响。现在已有许多不同类型的碳材料被证明可用于制作超级电容器的极化电极，如活性炭、活性炭纤维、碳气溶胶、碳纳米管以及某些有机物的裂解碳化产物。 2.1.2 金属氧化物材料 金属氧化物作为超级电容器电极材料的研究是基于法拉第准电容储能原理，即是在氧化物电极表面及体相发生的氧化还原反应而产生的吸附电容。其电容量远大于活性炭材料的双电层电容，但双电层电容器瞬间大电流放电的功率特性比法拉第电容器好。金属氧化物作为超级电容器电极材料有着潜在的研究前景。近年来金属氧化物电极材料的研究工作主要围绕以下两个方面进行:(l)制备高比表面积的RuO2活性物质。(2) RuO2与其它金属氧化物复合。

基于超级电容的无线充电设计参赛作品说明书

参赛作品说明书 课题名称：单片机控制的无线充电的 微型电动汽车设计 所属院校：海口经济学院 院系专业：信息工程学院通信工程制作团队：赵洋涛、范倩、唐轲 指导老师：孙玉轩、何斌 完成时间：2013.6.11

摘要 本作品主要采用无线充电技术与超级电容，用单片机控制无线充放电的切换，无线充电线圈的定位，实现了无线充电的微型电动汽车设计。本系统使用无线充电与超级电容，可安全，快速，有效的为小车提供电能。亲手设计基于单片机的无线控制模块电路，并制成了PCB板，通过软件编程实现无线充放电模式的自动切换并用LED灯提示，可随时用LCD显示充电的电压，充电的时间。小车用L298N电机驱动模块进行驱动，并通过无线遥控控制小车行进方向。 关键字：无线充电超级电容无线充电控制

目录 摘要 (2) 目录 (3) 1概述 (5) 1.1背景 (5) 1.2作品的优势 (5) 2总体设计 (5) 3硬件设计 (6) 3.1无线充放电控制模块 (6) 3.1.1A/D转换模块 (6) 3.1.2显示模块 (7) 3.1.3最小单片机系统 (8) 3.2无线充电模块超级电容 (8) 3.3四键无线遥控控制模块 (9) 3.4电机驱动模块 (10) 4 软件设计 (10) 4.1软件开发环境 (10) 4.1.1 C语言开发环境 (10) 4.1.2keil开发环境 (11) 4.1.3STC-ISP开发环境 (11) 4.2软件程序设计 (11) 4.2.1时间显示设计 (11) 4.2.2电压监控设计 (12) 4.2.3充放电切换 (12) 4.2.4无线遥控程序设计 (13) 5 发展方向 (14) 6 附录 (14) 6.1无线充放电控制原理图 (14) 6.2无线充放电控制PCB图 (15) 6.3源程序 (15)

改进的超级电容建模方法及应用_盖晓东

2010年2月第36卷第2期北京航空航天大学学报 Journal of Beijing University of Aer onautics and A str onautics February 2010Vol .36　No 12 　收稿日期:2009202223　基金项目:台达环境与教育基金资助项目　作者简介:盖晓东(1978-),男,山东莱阳人,博士生,f orrestgxd@https://www.sodocs.net/doc/0615647192.html,. 改进的超级电容建模方法及应用 盖晓东 杨世彦 雷　磊 席玲玲 (哈尔滨工业大学电气工程与自动化学院,哈尔滨150001) 摘 要:提出了一种改进的基于物理2端行为特性的超级电容建模方法,模型包含3 部分分支电路,在即时分支电路里,采用了一个电压受即时电路端电压控制的电压源和一时间常数恒定的电容串联来模拟超级电容器的即时特性,同时给出了等效电路的参数确定方法.仿真结果表明,该模型可以精确描述超级电容充放电过程的非线性及充放电之后的电压自恢复特性,具有很好的静态特性和动态特性.该模型简单实用,已成功应用于均衡电路参数优化设计中,并在其它采用超级电容作为能量源的电力电子装置中有很好的应用前景. 关　键　词:超级电容器;等效电路;建模方法;非线性中图分类号:T M 9106文献标识码:A 文章编号:100125965(2010)022******* Advanced u ltra cap ac it o r m o de li ng m e tho d and app li ca ti o n s Gai Xiaodong Yang Shiyan Lei Lei Xi L ingling (Depart m ent of Electrical Engineering,Harbin I nstitute of Technol ogy,Harbin 150001,China ) Ab s tra c t:An ultra capacit or (UC )modeling method based advanced physical ter m inal behavi or was p r o 2posed .This model with perfect stable and dyna m ic characteristics according t o the actual physical p r operties was consisted with three parts of the branch circuits,a voltage contr olled voltage s ource serried by a constant capacitance was used in real 2ti m e branch circuit t o si m ulate real 2ti m e characteristics of super 2capacit ors .The method t o deter m ine model para meters was als o p r oposed .Si m ulati ons results show that this model can well re 2flect the nonlinear charge and discharge behavi or and de monstrate self voltage recovery behavi or after charge and discharge .This model has been successfully app lied t o the op ti m um design of equalizati on circuit and it is si m p le enough t o be easily app lied for si m ulati on of power electr onics app licati ons involving UC p ractically . Ke y wo rd s:ultra 2capacit or;equivalent circuit;modeling method;nonlinear 超级电容器作为电压源型电能存储元件,具有功率密度高、充电时间短、可靠性高等优点,由超级电容构成的串联储能电源组广泛应用于电动车辆、不间断电源、分布式发电等相关领域.作为串联储能电源组的关键技术之一 [1] ,储能单体间 的能量均衡电路必须具备动态特性好、效率高和均衡速度快的特点,设计一只参数可靠、性能优良的能量均衡电路往往要通过反复的电路仿真和参数优化过程来实现,关键的一环是要有精确的超级电容器等效电路模型. 人们提出了多种基于物理特性的超级电容模 型[2-6] ,传输线模型、多阶梯形模型是其中代表. 这类模型的优点是参数具有特定的物理意义,但用其描述充放电特性仍有局限性. 1　超级电容器建模 选取10组电容器进行充放电实验,如图1所示,由充放电特性曲线可以看到: 1)超级电容在充放电开始瞬间分别有电压陡升和陡降现象,表明超级电容器件内有一定内阻. 2)超级电容器在充放电结束后,电压有自恢

超级电容器的主要应用领域

超级电容器的主要应用领域 超级电容器发展展望： 超级电容器也叫做电化学电容器，是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，比容量为传统电容器的20~200倍，比功率一般大于1000W/kg，循环寿命大于100000次，可储蓄的能量比传统电容要高得多，并且充电快速。由于它们的使用寿命非常长，可被应用于终端产品的整个生命周期。而且超级电容器对环境无污染，可以说，超级电容器是一种高效、实用、环保的能量储蓄装置。当高能量电池和燃料电池与超级电容器技术相结合时，可实现高比功率、高比能量特性和长的工作寿命。近年来，由于超级电容器在新能源领域所表现出的朝阳产业趋势，许多发达国家都已经把超级电容器项目作为国家重点研究和开发项目，超级电容器的国内外市场正呈现出前所未有的蓬勃景象。 依照美国国家能源局的数据预测，超级电容器在全球市场的容量预计将从2007年的4亿美元发展到2013年的120亿美元（见下图1），其中，在电动汽车/新能源汽车领域的市场规模有望在2013年达到40亿美元,在消费电子领域的市场规模有望在2013年达到30亿美元,在工业(风力发电、轨道交通、重型机械等)领域的市场规模有望在2013年达到40亿美元。

根据中商情报预测，截至2014年，我国超容产业的增长率都在30%以上。 超级电容器的主要应用领域： 1.超级电容器在太阳能能源系统中的应用 太阳能源的利用最终归结为太阳能利用和太阳光利用两个方面。太阳能发电分为光伏发电和光热发电，其中光伏发电就是利用光伏电池将太阳能直接转化为电能。光伏发电不论在转化效率、设备成本和发展前景尚都远远强于光热发电。 自从实用型多晶硅的光伏电池问世以来，世界上就便开始了太阳能光伏发电的应

供墨系统中电动阀用超级电容能量源建模

电子设计工程Electronic Design Engineering 第２５卷Vol．２５第３期Ｎo．３２０１７年２月Feb．２０１７ 收稿日期：２０１６-０１-１６稿件编号：２０１６０１１２３作者简介：王志文（１９７６—），男，甘肃武威人，博士，教授。研究方向：控制理论与工程。 现在，越来越多的大型展览，室外宣传广告，为 了引人注意，需要制作出大量精美的彩色印刷制品。 由于喷绘机喷绘速度快、质量高，且经济性好，又可 应用于多种承印物，所以国内市场喷绘机的需求量 越来越大，这就促进了我国喷绘行业的快速发展[１]。 喷绘机的连续可靠运行必须基于喷头与供墨系 统的良好配合[２]。一个完整的供墨系统由主墨盒、墨 泵、过滤器、副墨盒、电磁阀与喷头等组成[３-４]。供墨系统中的电磁阀主要用来控制墨水与空气的通断，目前在喷绘机中使用多为直动式电磁阀。这种阀门直接以电磁能为动力，通电时，线圈产生电磁力使阀芯克服弹簧力上移，阀门打开；断电时，电磁力消失，阀芯靠弹簧力复位，阀门关闭[５]。但这种电磁阀要保持工作状态就必须通电，长时间持续通电就会造成阀体发热严重；而过高的温供墨系统中电动阀用超级电容能量源建模 王志文１，２，车鑫１，张文源３ （１．兰州理工大学电气工程与信息工程学院，甘肃兰州７３００５０；２．兰州理工大学温州研究生分院，浙江 温州３２５１０５；３．浙江工正集团有限公司浙江温州３２５１０５） 摘要：喷绘机供墨系统中使用的控制阀主要为电磁阀。但在一些特殊的状况下，电磁阀的性能很难满足使用要求。针对这一问题，本文通过采用电动阀替代电磁阀的方法进行解决，而在电动阀的应用中超级电容起到至关重要的作用，它可以在系统意外掉电时帮助电动阀自动复位。本文在分析超级电容结构的基础上，结合其自身特性建立数学模型，并利用MＡＴLＡB/Siｍulink 进行模型仿真研究。仿真结果表明，１F/５．５V 超级电容在系统意外掉电时能够维持电动阀正常工作２~３s 左右，完全可以满足系统的使用要求。 关键词：电动阀；控制系统；超级电容；MＡＴLＡB/Siｍulink 中图分类号：ＴＮ６文献标识码：Ａ文章编号：１６７４-６２３６（２０１７）０３-０１４９-０４ Modeling of ultracapacitor energy storage used in motorized valve of ink supply system WＡＮG Zｈi -wen １，２，ＣHE Xin １，ZHＡＮG Wen -yuan ３ （１.Academy of Electrical Engineering and Information Engineering ，Lanzhou University of Technology ，Lanzhou ７３００５０，China ；２.Lanzhou University of Technology ，Graduate Wenzhou Branch ，Wenzhou ３２５１０５，China ；３.Zhejiang Gongzheng Group Co.Ltd ，Wenzhou ３２５１０５，China ） Abstract:Ｔｈe solenoid valve is ｍainly control valve tｈat it is used in ink supply systeｍof inkjet printer．However ，it is difficult to ｍeet requireｍents for perforｍance of solenoid valves in soｍe special situations．Ｔo solve tｈis probleｍ，it replaces tｈe solenoid valve witｈtｈe ｍotoriｚed valve in tｈis paper ，and ultracapacitor is an vital role in tｈe application of ｍotoriｚed valve ，it enables ｍotoriｚed valve to reset autoｍatically in case of tｈe occurrence of power loss．Based on tｈe analysis to tｈe structure and features of ultracapacitor ，tｈe ｍatｈeｍatic ｍodel of ultracapacitor is built ，and a siｍulation ｍodel is set up by MＡＴLＡB/Siｍulink for a researcｈ．Siｍulation results sｈow tｈat ultracapacitor of １F/５．５V can ｍaintain tｈe ｍotoriｚed valve work about ２~３s during power failures ，it can fully ｍeet tｈe requireｍents of tｈe systeｍ． Key words:ｍotoriｚed valve ；control systeｍ；ultracapacitor ；MＡＴLＡB/Siｍulink -１４９- 万方数据

超级电容器研究进展

超级电容器研究进展 XXX 摘要：超级电容器是一种介于化学电池与普通电容器之间的新型储能装置。本文主要介绍了超级电容器的原理、电极材料和电解质研究进展。 关键词：超级电容器电极材料电解质 Research Progress of Super Capacitor Abstract：Super capacitor is a new energy storage device between battery and conventional capacitor. In this paper, super capacitor’s principle,research progress on electrode materials and electrolytes were introduced. Key Word: super capacitor electrode materials electrolytes 1 引言 超级电容器是最近几十年来，国内外发展起来的一种新型储能装置，又被称为电化学电容器。超级电容器兼具有静电电容器和蓄电池二者优点。它既具有普通静电电容器那样出色的放电功率，又具备蓄电池那样优良的储备电荷能力。与普通静电电容器相比较，超级电容器具有法拉级别的超大电容、非常高的能量密度和较宽的工作温度区间[1-3]。此外由于超级电容器材料无毒[4]、无需维护，有极长的循环充放电寿命,可作为一种绿色环保、性能优异的的储能装备在便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源等[5]方面有着广泛的应用前景。超级电容器从出现到成熟，经历漫长的发展过程。当今世界，越来越多的科研机构和商业公司致力于超级电容器的研制与开发工作。美国、日本、俄罗斯超级电容器界的三大巨头，其产品几乎占据了超级电容器市场的绝大部分。与这些超级电容强国相比，我国超级电容器研发工作起步晚，发展快，如今已初具规模，并渐趋成熟，但仍存在一定差距。 2 超级电容器工作原理 当前得到大家广泛认可的超级电容器的工作原理主要是双电层电容理论和