基于VB的超级电容器恒流测试系统的研制

针对在超级电容器性能测试中需要恒流充放电测试的实际情况,本文设计了一种基于VB语言的恒流充放电测试系统。人机交互界面采用VB语言设计,并应用VB的Mscomm控件实现了电脑与PIC单片机之间的通讯。测试结果表明,该测试系统操作方便,界面友好,可以直观动态显示超级电容器两端的电压曲线,实现对数据的实时采集和处理,并在测试过程建立详细的数据档案。实验证明,该系统能够满足超级电容器大电流恒流测试的需要。     

基于单片机控制的恒流测试系统

针对超级电容器的充放电性能测试,本文设计了一种基于单片机控制的恒流测试系统.该系统的设计思想是由恒流源给超级电容器充电,之后超级电容器再通过恒流模式下的有源电子负载放电,由继电器控制充、放电功能的自动转换.系统采用PIC 16F877A单片机控制,通过对主电路的输出电流和电压实时监控,并根据采集到的电流数据,采用PID算法,实时调整输出电流值,从而提高恒流输出的控制精度.     

混合动力系统中的超级电容充放电变换器

超级电容器具有功率密度大等优点,已成为混合动力系统中必不可少的储能元件。将双向Boost/Buck变换器应用于对混合动力系统中超级电容器的充放电控制,采用直接导通时间控制超级电容器的恒流充放电。实验通过对二氧化钌为主要电解质的超级电容器测试,验证了原理的可行性。     

超级电容器恒流充放电热行为分析

从混合动力汽车到电力系统等领域,超级电容器作为储能器件被应用在储能单元中。为了研究超级电容器性能受温度影响的现象,提出了一种超级电容器的三维热模型,并首先用有限元分析法仿真了常温条件下超级电容器恒流充放电过程中的热行为,然后用热电阻实际测量超级电容器充放电过程中内部温度的变化情况,结果表明该模型在中小电流充放电条件下能准确地模拟超级电容器的发热情况,其仿真结果与实验结果较符合。从而可知,在常温下,用中小电流对超级电容器充放电,超级电容器温升≤15°C,其性能是可靠的。     

碳材料和粘结剂对超级电容器性能的影响

使用多种活性碳和粘结剂,对超级电容器在KOH电解液中的性能进行了比较。采用涂覆方法制备了2016型扣式超级电容器,通过恒流充放电技术检测了超级电容器的性能,确定了制备电极的最佳工艺和配方。     

电动公交车用超级电容器的研究

超级电容器是一种介于传统静电电容器和化学电源之间的新型储能元件,它具有比静电电容器高的容量。和电池相比,它具有较高的功率密度。恒流充放电实验证明使用该材料制备的电容器具有良好的大电流充放电性能以及较长的循环寿命,是一种具有发展潜力的超级电容器。介绍了超级电容器在纯电容公交车上作为主要驱动能源使用的情况。     

螺环季铵盐电解质在超级电容器中的应用研究

采用一种新型的四氟硼酸螺环季铵盐/丙腈非水溶液作超级电容器的电解液,与活性炭电极组装成模拟超级电容器,通过交流阻抗、循环伏安及恒流充放电等测试手段对其电化学性能进行了研究。结果表明,超级电容器电化学窗口可以达到4.7V,电容器的单正极比电容可达到469.94F/cm3,并且具有良好的电容特性、可逆性及循环特性。     

超级电容器在不同充电模式下特性的研究

采用当前应用最为广泛的恒流充电模式和恒流恒压混合充电模式对超级电容器进行大电流快速充电,并且对其关键特性——电压特性、温度特性在不同充电模式下得到的测试数据进行对比。结果表明,采用恒流恒压充电方式消除了超级电容器在大电流充电过程中内部温度迅速升高而影响容量特性的问题,保证了超级电容器充放电的效率。     

卷绕式超级电容器工作过程热分析

温度作为超级电容器的重要工作参数,对其性能和状态影响很大.该文建立了一种卷绕式圆柱形超级电容器的三维有限元热分析模型,并以2A参考电流进行恒流充放电测试,分析了其内部温度场分布情况.结果表明,最高温度出现在核心区最内层及其附近区域,循环充放电5次后,最高温度为34.5℃,进入稳态后,最高温度达到了42.5℃.进一步讨论了最高温度与充放电电流之间的关系,当充放电电流为4A,循环充放电5次后,最高温度超过60℃,此时需采取一定的冷却措施.该文所作研究可以为研究卷绕式超级电容器工作过程中的内部温度场分布及其结构设计提供思路.     

一步法腐蚀铝箔对超级电容器性能影响

选择4mol/L的HCl,HNO3,H2SO4和KOH溶液分别对铝箔进行一步腐蚀处理。对不同处理方法制成的超级电容器进行电化学阻抗、恒流充放电、倍率充放电和最大脉冲功率性能测试,试验结果表明:经过HNO3和H2SO4处理的集流体制成的超级电容器性能最佳,最大比功率分别为9 275W/kg和9 837W/kg,考虑到成本和环保,H2SO4处理的集流体最具有实用化的可能。     

预嵌锂石墨材料制备超级电容器性能试验研究

制备变电站超级电容器的正极为活性炭,负极为预嵌锂石墨,通过恒流充放电、交流阻抗谱、循环伏安等方法对所制备电容器的电化学性能进行测试。通过与传统双电层电容器相比较可发现,制备的超级电容器所具备的电化学性能较好,其工作电压从2.2 V升至3.8 V,且能量为传统双电层电容器的3.58倍;当以200 m A/g的电流在2.0~3.8 V下循环2 000次时,其放电电容的保持率可高达97.8%。     

预嵌锂石墨负极超级电容器的性能

以活性炭作为正极、预嵌锂石墨作为负极,制备高能量密度超级电容器。通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗谱进行电化学性能测试。与传统双电层电容器(EDLC)相比,制备的超级电容器具有良好的电化学性能,工作电压从2.5 V提高到3.8 V,能量为EDLC的3.16倍;以200 m A/g的电流在2.2~3.8 V循环2 000次,放电电容保持率约为98.2%。     

超级电容器用复合炭极板电极的电化学性能

用高比表面积活性炭作为原料,酚醛树脂为粘结剂,在高温下粘结成型制备系列超级电容器用固体活性炭极板。采用直流恒流循环法和低温N2吸附对超级电容器电极进行充放电和孔结构分布测试,考察其电化学性能和结构的关系。实验发现,在不同组成的成型活性炭电极中,微孔活性炭含量大,则比电容高,炭化时温度高于800 ℃复合活性炭电极比电容下降。成型活性炭炭化后比表面积降低,微孔孔结构分布变宽,孔容在2~3 nm左右的分布明显加宽。     

独立光伏系统中超级电容器充电电路设计

设计了基于超级电容器储能的独立光伏发电系统.选用Buck-Boost DC-DC电路作为超级电容器充放电电路.分析了系统的能流模型,结合恒流充电和恒压充电二种储能方式各自的优点,给出了在不同工作状态下的充放电控制策略,通过仿真验证了其可行性.     

35 V混合超级电容器的性能研究

以Al/Al2O3为阳极,活性炭为阴极,研制了一种电压为35 V、电容为50 μF、能量密度为0.326 J/cm3的混合超级电容器.恒流充放电测试结果表明:它具有快速充放电的能力,能量密度比47 μF铝电解电容器提高了约6倍.频谱阻抗分析表明:频率特性曲线接近于理想超级电容器,具有良好的电容特性和频率特性.     

恒功率充放电条件下的锂离子电容器循环性能

锂离子电容器循环寿命长,现场应用数据积累少,掌握其在恒功率充放电条件下的循环性能对于有效评估其健康状态、推动其在电力储能中的应用至关重要。为此,开展不同充放电功率(90~270 W)、工作温度(25~45°C)和充放电深度(25%~100%)下锂离子电容器循环性能的测试,以研究三者对锂离子电容器循环性能的影响。测试发现,在恒功率充放电条件下,锂离子电容器循环性能衰减呈现近似线性的变化规律,在适宜的工作条件下(额定充放电功率范围内、温度不高于45℃、充放电深度不高于50%)恒功率充放电时,充放电深度是最主要的影响因素,充放电深度越大,放电能量衰减越快;当超出适宜工作条件时,充放电功率、温度和充放电深度均会造成锂离子电容器加速老化,充放电功率越大,工作温度越高,其性能衰减越快。为实现锂离子电容器寿命的快速评估,建议在100%充放电深度、2~3倍额定功率、适当的高温(45°C)条件下开展锂离子电容器加速老化寿命测试。     

超级电容器放电测试用电子负载

设计了一个电子负载,用于超级电容器的放电测试,工作在定电流(CC)模式.主要分两部分:恒流源部分和逻辑控制部分.恒流源部分采用CMOS集成电路驱动的MOSFET设计,应用功率MOSFET工作在恒流区时,漏极电流不随着VDS的电压而变化的恒流特性.逻辑控制部分通过数字电路实现,由计数器控制恒流源单元导通或关断.电子负载电路设计简单,受温度影响小,可以对超级电容器特性进行测试,从而了解超级电容器的性能,更好地应用超级电容器.     

电解液对棉秆基活性炭超级电容器性能的影响

以棉秆基活性炭为超级电容器电极材料,1 mol/L的Et4NBF4/AN和1 mol/LLiPF6/（EC＋DMC＋DEC）为电解液,组装成模拟纽扣式超级电容器,采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗对其电化学性能进行测试,研究不同电解液对棉秆基活性炭电极电容器性能的影响.结果表明,棉秆基活性炭电极材料在Et4 NBF4/AN有机电解液中电化学性能优于其在LiPF6/（EC＋DMC＋DEC）电解液中,在2 A/g的电流密度下,放电比容量高达98 F/g,循环1000次后,容量没衰减.     

由MOF-5制备的活性多孔碳及其超级电容特性

以金属-有机骨架化合物MOF-5为原料,900℃直接炭化制备多孔碳电极材料,并进一步在浓HNO3中活化得到活性多孔碳(APC)。用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和氮气吸附等温线等对样品的结构与形貌进行表征。并且以APC材料为超级电容器的电极材料组装成扣式电容器进行循环伏安、恒流充放电、漏电流、自放电、循环寿命等电化学测试。结果表明:样品的比表面积为654 m2/g,并且其孔结构是由微孔、介孔和大孔组成,其最可几孔径为1.93 nm;用APC材料作电极材料组装的超级电容器有良好的电化学性能,在1 A/g充放电电流密度下,APC电容器的比电容可达72 F/g,循环5 000次后,比电容几乎没有减少。     

超级电容器充电过程中的双重均压研究

超级电容器作为储能器件在工业领域有着广泛的应用。为提高超级电容器模块的输出特性,延长模块的使用寿命,以面向未来航空航天器瞬时功率的应用需求为基础,文中提出一种安全可靠的超级电容器双重均压技术。通过测量恒流充放电条件下超级电容器的充放电曲线及计算单体特征参数,揭示模块中单体的不一致性。在恒流充电过程中,双重均压电路以Buck-Boost电路为主要电路,开关电阻法电路作为备用电路,使模块实现充电时的动态电压均衡并在充电结束时达到额定电压值且不出现过充现象。双重均压电路解决了超级电容器模块中因单体不一致性所致的电压不均衡问题。