日本超级电容器电极材料的最新研究进展

超级电容器又名电化学电容器,是一种新型的储能器件,凭借其高比功率,长循环寿命,充电时间短,使用方便,使用温度范围宽,绿色环保等优异特性而在各个领域得到了广泛应用.作为储蓄电能的器件,电容器的使用避免了电子仪器与设备因电源瞬间切断或电压偶尔降低而产生错误动作.超级电容器是采用具有高比表面积的多孔碳材料作为电极或利用电极活性物质进行欠电位沉积,使其发生快速、可逆的化学吸附/脱附或氧化/还原反应来获得法拉第数量级的电容量.既具有电池的能量贮存特性,又具有电容器的功率特性,它比传统电解电容器的比能量高上千倍,而漏电电流小数千倍,可充放电10万次以上而不需要维护和保养,可用于以极大电流瞬间放电的工作状态,而不易产生发热着火等现象,是一种理想的大功率二次电源.     

列车车载复合电源的能量管理策略研究

为保证电网断电情况下列车正常运行,研究了一种同时具有高比功率和高比能量的复合电源系统,并提出了一种混合动力列车能量管理功率流分配策略。在Matlab/Simulink下,对列车运行中复合电源系统的各种功率需求进行了仿真。仿真结果表明,在功率流分配策略的控制下,蓄电池和超级电容器充分发挥各自优点,复合电源系统能够满足负载的各种功率需求;同时,复合电源系统能够充分吸收回馈能量,提高能量利用率;整个仿真过程中,蓄电池SOC维持在合理范围,避免了深度放电。     

车用复合电源功率能量比优化设计与试验

为了更好发挥超级电容器在纯电动大客车中的作用,对由动力电池组和超级电容器组成的复合电源动力系统提出一种结合复合电源工作模式的功率能量比参数匹配方法。根据车辆续驶里程配置复合电源的能量要求,依据中国城市典型工况分别对超级电容器的能量和功率要求配置超级电容器的功率和能量,将复合电源成本设定成目标函数,利用线性规划方法最终确定两套匹配方案。经过台架试验,确定其中一套功率能量比方案,通过15 000公里多路况测试,结果表明配置方案合理,达到设计要求。     

高比能量电化学电容器及材料的进展

介绍了电化学电容器电极材料中高比电容材料的研究进展,包括RuO2基材料、过渡金属氧化物基材料和导电聚合物。总结了最近提出的碳纳米管阵列电容器、嵌入化合物电容器及纳米门炭电容器等高比能量电化学电容器,结合它们的研究现状,分析了高比能量电化学电容器及材料的发展趋势。     

MEMS超级电容器研究进展

超级电容器具有储存能量大、比功率大、耐低温、免维护、低污染等突出优点,广泛地应用在启动、牵引动力、脉冲放电和备用电源等领域。综述了超级电容器的发展和MEMS超级电容器的研究进展,认为要想更大地提高MEMS超级电容器的比容量和储能密度等,需要进一步对加工工艺、结构设计等方面进行研究。     

高比功率复合电源

介绍了一种将电容器与蓄电池组合成的复合电源 ,该复合电源充分利用电容器具有的高比功率输出特性为负载提供瞬间大电流 ,同时还利用蓄电池的储能特性 ,在电容器放完电后为其充电。它可为负载提供大电流脉冲放电。其原理是电容器充电时 ,电压UC 以指数形式趋近于它的最终恒定值US,电容器对负载放电时 ,电容上电压UC 从U0 按指数规律衰减 ,电流I则从 0跃变到U0 /R后按同一指数规律衰减 ,选择合适的时间常数τ ,就可以调整放电电流的大小和放电电压的高低 ,在短时间内提供较大的输出功率 ,而其本身并不消耗能量。利用电容器这一特性 ,把它和化学电池结合起来 ,组成了具有较高比功率的复合电源。     

碳基电化学双层电容器的研制

碳基电化学超电容器作为一种新一代储能系统具有广泛的应用前景.组装了双电层电容器,直流充放电、循环伏安以及交流阻抗等实验显示其具有良好的电化学性能,活性物质的比容量为173.2 F/g,在大功率充放电条件下活性物质的比能量大于5.0 Wh/kg,同时具有105以上的循环寿命.由电化学电容器与MH-Ni电池组成的复合电源系统的脉冲放电性能得到显著改善,可望在移动通讯等领域获得广泛的应用.     

串联谐振式高压电容器充电电源的效率特性研究

高压脉冲电容器充电电源是强激光能源系统的重要组成部分,而串联谐振式高压电容器充电电源是其中的一种典型拓扑结构。充电效率是反映电容器充电电源工作特性的一个重要指标。提高充电电源的效率既是高效用电的要求,也是保证充电速度、设备安全和电磁兼容性的需要。变流环节损耗、谐振环节损耗、升压环节损耗、谐波畸变功率损耗和"T"形回路损耗等是其主要的损耗来源。因此,采用软开关技术、提高功率因数、减小谐波畸变、合理设计变压器和"T"形回路等是提高效率的主要措施。分析和试验表明,采用有关措施后,效率显著提高,整机效率达87%,同时,也促进了其他运行特性的改善。     

高比能脉冲电容器一些问题的探讨

介绍了高比能脉冲电容器的工作原理和发展过程,指出现阶段该产品存在的问题。通过对技术经济指标、设计参数选择、制造工艺、等效串联电阻及电容损失等5个方面的分析,认为脉冲电容器技术经济指标应协调比能、充放电次数和使用年限三者间的关系,并建议高比能脉冲电容器采购前进行技术准备。     

新型贮能单元超级电容器

简述了各类电容器的贮能机理；介绍了超级电容器的性能特点、结构以及应用概况。认为，超级电容器与蓄电池组成的混合动力系统可以同时满足多种用电设备对高比功率和高比能量的需求，因而具有广阔的应用市场。     

超级电容器的发展动态

超级电容器具有储存能量大、质量轻、比容量大、比功率大、大电流放电性能好、能快速充电、循环次数多、耐低温、免维护、低污染等突出优点,主要综述了美国和日本超级电容器研究发展的动态,认为具有优良性能的超级电容器必将成为越来越受欢迎的电源产品.     

碳基电化学电容器及其研究进展

电化学电容器与常规的电解电容器相比,显著地提高了比能量;而与电池相比,虽然比能量较低,但其比功率却是电池的数量级倍数。用于制造电化学电容器的材料可分为碳基材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。与其他材料相比,碳基电化学电容器是目前已较好商业化的一种。简要介绍了碳基电化学电容器的工作原理、特点及应用,并简要介绍了碳材料的制备和改性。通过改性可以增加表面积和孔隙率,从而提高电容器的比容量。简要评述了电化学电容器用碳材料的研究进展     

一种混合动力汽车ISG系统用低压复合电源

为提高混合动力汽车(hybrid electric vehicle,HEV)起动发电一体化(integrated starter and generator,ISG)系统用电源的工作性能,提出了一种由超级电容器与蓄电池直接并联,并通过双向DC-DC功率变换器向ISG升压供电的低压复合电源方案,充分利用蓄电池比能量大和超级电容器比功率大的性能,蓄电池作为能量存储模块主要为车载低压用电设备提供电能,超级电容器作为功率缓冲单元瞬时释放功率和回馈能量,两种电源优势互补,使得ISG系统的起/停控制快、能量再生利用好、动力辅助性强等优越性能可较大程度地得以实现,并增加车载低压蓄电池的使用寿命。仿真结果验证了所提出复合电源的有效性。     

基于超级电容与蓄电池复合动力电源的研究

作为化学储能的主要方式,蓄电池在功率密度、充电速度、能量转换效率、寿命等方面存在着严重的不足,致使许多以蓄电池为主动力的新型产业存在着技术瓶颈。而超级电容作为一种新型的储能方式,恰恰在这些方面具有优良的特性,与蓄电池形成了良好的性能互补。通过分析这两种电池的基本性能,设计了以蓄电池为主动力系统,以超级电容器为辅助动力系统的复合电源,阐述了复合电源的拓扑结构及功率分配控制方法。研究结果表明:采用复合电源工作的电源设备,相比于单一蓄电池电源的情况,具有更好的动力性和可靠性,同时还具有蓄电池的保护作用,有效地提高了系统的寿命。     

基于meat-grinder脉冲电源的感应线圈炮发射性能仿真分析

为了减小脉冲电源的体积,探索电感储能脉冲电源用于感应线圈炮的可行性,在线圈炮系统中引入了电容转换的meat-grinder脉冲电源电路。首先对该脉冲电源驱动感应线圈炮负载的工作原理进行了分析。然后基于Maxwell 2D仿真环境,建立了单级感应线圈炮的2维有限元模型,瞬态仿真确定了触发放电位置,并分析了驱动线圈电感和电容器电容值对发射性能的影响。仿真结果表明:电容转换的meat-grinder电路用于驱动感应线圈炮是可行的;触发放电位置、驱动线圈的电感和电容器的电容值对发射性能都存在影响;选择合理的参数可以提高发射效率。在系统设计时,驱动线圈电感和电容器电容值的选取需要从降低断路开关电压,保持较高发射效率,以及降低电容器容量要求等方面综合考虑。     

电化学电容器的设计

电化学电容器是一种介于传统电容器和电池之间的新型元器件,它比传统电容器具有更高比电容量和比能量,比电池具有更高的比功率,具有广泛的应用前景。详细介绍了电化学电容器的分类及设计过程,讨论了电化学电容器设计过程中注意的几个重要问题:结构单元的设计,电极的设计和制备,电极厚度和材料性能,等效串联电阻,电解质,隔膜,电压平衡,装配和封装。     

电化学混合电容器

电化学混合电容器是一种介于超级电容器和电池之间的新型贮能元件。与传统的双电层电容器相比 ,它具有更高比容量和比能量 ,与电池相比 ,具有更高的功率密度和较低的能量密度。叙述了电化学混合电容器的原理、特点、最新研究进展 ,以及正在应用和潜在的应用领域     

贮能电容器应用

贮能电容器前称“脉冲电容器”。国家标准电工名词术语为了和国际电工名词术语中“energy storage capacitor”简单对应,采用了“贮能电容器”。这类电容器的实质性的功能是以较小功率的电源对它充电,在其中贮存电能,在甚短的时间内释放而获得甚大的功率,借以完成某预定的作用。这种功能,在现代科学技术和工农业生产中有着广泛的用途。     

基于超级电容器的脉冲电源设计

便携式电子设备、电磁弹射装置等功率型负载日益增多,普通电源无法给这类负载提供持续且可控的功率需求。针对这一问题,此处设计了一种基于超级电容器的脉冲电源,超级电容器作为功率源,主电路选择反激式变换器,利用模糊比例积分微分(PID)算法设计基于电压闭环的控制电路。在Matlab/Simulink软件中对基于超级电容器的脉冲电源进行仿真研究,并搭建硬件实物平台进行实验验证,仿真和实验结果表明:超级电容器可发挥其比功率大的优势,并满足负载的脉冲功率需求。     

HEV车载复合电源系统控制策略优化研究

HEV车载复合电源是将高比功率的超级电容与高比能量的蓄电池复合使用,通过合理的能量管理策略,以提高HEV汽车能源系统性能的技术。在分析车载复合电源系统的结构、功率需求及电源约束条件的基础上,建立了以车辆燃油消耗率和再生制动能量回收率为优化目标函数的能量管理问题数学模型。然后,根据复合电源系统的工作模式设计了基于模糊逻辑的能量管理控制器,利用遗传算法对功率分配因子的隶属度函数参数进行优化。基于ADVISOR的仿真研究表明,与未优化的模糊能量管理策略相比,经过优化的模糊能量管理策略能够更有效地降低混合动力汽车的燃油消耗,提高了制动能量回收率。