超級電容器技術(shù)與儲能應(yīng)用

第1章 緒論 001
參考文獻 009
第2章 電容器儲能機制及電容器 010
2.1 電容器結(jié)構(gòu)及儲能機制 010
2.1.1 雙電層電容機制 011
2.1.2 贗電容機制 012
2.1.3 氧化還原反應(yīng)儲能機制 013
2.2 超級電容器的分類 014
2.2.1 雙電層電容器 014
2.2.2 贗電容器 015
2.2.3 鋰離子電容器 015
2.2.4 混合型電容器 015
2.2.5 電池型電容器 017
2.3 電容器的性能評價與影響因素 018
2.3.1 比容量 018
2.3.2 功率密度 021
2.3.3 能量密度 026
2.3.4 電容器的循環(huán)壽命 026
2.3.5 混合型電容器與電池型電容器的容量、功率密度及能量密度 027
2.3.6 混合型電容器與電池型電容器的循環(huán)壽命 027
參考文獻 028
第3章 碳電極材料種類與基礎(chǔ)性能 030
3.1 活性炭 031
3.1.1 微孔活性炭 032
3.1.2 介孔活性炭 040
3.2 碳納米管 063
3.2.1 碳納米管的種類與導電性 063
3.2.2 碳納米管的聚團性 065
3.2.3 碳納米管的制備方法與成本 065
3.2.4 碳納米管的電容性能 069
3.3 石墨烯 074
3.3.1 二維石墨烯 074
3.3.2 三維石墨烯 075
3.4 石墨烯與碳納米管雜化物 086
3.5 碳氣凝膠 089
3.6 碳電極材料發(fā)展展望 091
參考文獻 093
第4章 電極炭的工程制備技術(shù) 099
4.1 主要制備工藝 099
4.1.1 炭化工藝 100
4.1.2 活化工藝 101
4.1.3 化學氣相沉積技術(shù) 106
4.1.4 氣相熱裂解反應(yīng) 107
4.2 炭化或活化的關(guān)鍵裝備 111
4.2.1 斯列普爐 112
4.2.2 臥式炭化爐與活化爐及配套設(shè)備 114
4.2.3 堿活化爐 115
4.2.4 流化床 116
4.2.5 研磨與破碎設(shè)備 121
4.2.6 攪拌釜、磁選裝置及真空加熱爐 122
4.3 市場產(chǎn)品供應(yīng) 122
參考文獻 123
第5章 電容器電解液技術(shù) 125
5.1 水系電解液 125
5.1.1 KOH 電解液 126
5.1.2 H2SO4 電解液 127
5.1.3 中性電解液 127
5.2 有機電解液 128
5.2.1 聚碳酸丙烯酯基與乙腈基電解液 130
5.2.2 PC 基與ACN 基電解液的分解特性 131
5.3 “water in salt”電解液 132
5.4 離子液體電解液 133
5.5 離子液體體系的改進 137
5.5.1 離子液體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 137
5.5.2 離子液體復配 139
5.5.3 利用納米流體概念,強化離子液體的離子電導率 172
參考文獻 179
第6章 電容器集流體及隔膜技術(shù) 182
6.1 鋁箔 183
6.1.1 光箔、刻蝕箔、覆碳箔與穿孔箔 183
6.1.2 金屬箔材在超級電容器中的應(yīng)用 189
6.2 泡沫金屬集流體 192
6.2.1 泡沫金屬制備技術(shù)進展 192
6.2.2 泡沫金屬的相關(guān)物理性能 204
6.3 非金屬集流體 208
6.3.1 碳納米材料集流體 208
6.3.2 三維多孔碳材料集流體 209
6.3.3 非碳集流體 210
6.4 隔膜技術(shù) 210
6.4.1 纖維素紙隔膜 211
6.4.2 合成高分子聚合物隔膜 212
參考文獻 213
第7章 電容器極片及器件技術(shù) 215
7.1 電極材料的純化 215
7.1.1 金屬雜質(zhì)、金屬氧化物雜質(zhì)及去除 215
7.1.2 炭上官能團的電化學影響與去除 217
7.2 電容電極炭的工業(yè)標準 221
7.3 不同材料的加工特性 222
7.3.1 不同材料的吸液特性 224
7.3.2 漿料的分散特性與輥壓特性 227
7.3.3 不同材料的干燥特性 229
7.3.4 極片的膨脹特性 230
7.4 碳納米材料的極片加工技術(shù) 232
7.4.1 將碳納米材料預聚團的技術(shù) 232
7.4.2 針對納米材料加工的三維泡沫極片技術(shù) 233
7.4.3 石墨烯電極的溶脹行為 238
7.4.4 石墨烯-泡沫鋁電容器件的電化學性能 240
7.4.5 鋁箔和泡沫鋁器件的電化學模擬 245
7.5 介孔炭-泡沫鋁雙電層電容器 249
7.6 已有工業(yè)極片與器件的加工技術(shù) 258
7.6.1 濕法箔極片加工技術(shù) 258
7.6.2 干法箔片壓模電極工藝 260
7.6.3 基于泡沫集流體的工業(yè)加工技術(shù) 261
7.7 柔性集流體與柔性器件的探索 265
7.7.1 金屬基柔性超級電容器  267
7.7.2 碳基柔性超級電容器  267
7.8 器件封裝技術(shù)與性能 268
7.8.1 器件封裝類型及關(guān)鍵因素 268
7.8.2 器件中材料占比與性能 270
7.9 預嵌鋰技術(shù) 276
參考文獻 278
第8章 電容器的儲能應(yīng)用 281
8.1 超級電容器的性能與應(yīng)用場合 281
8.2 車載應(yīng)用實例 283
8.2.1 再生制動系統(tǒng)方面的應(yīng)用 283
8.2.2 城軌車輛動力電源方面的應(yīng)用 286
8.2.3 公交線路(無軌)應(yīng)用 290
8.2.4 車輛低溫啟動等方面的應(yīng)用 292
8.2.5 其他特殊車輛的應(yīng)用 292
8.2.6 超級電容器在小汽車上的應(yīng)用 294
8.3 光伏路燈應(yīng)用案例 296
8.4 高樓大廈的電梯運行節(jié)能 299
8.5 超級電容器市場規(guī)模 300
8.6 “雙碳” 目標對于超級電容器發(fā)展的機遇 301
參考文獻 304
附錄 電容器分析與測試方法 305
F.1 循環(huán)伏安法 305
F.2 恒流充放電法 307
F.3 恒流充-恒壓充-恒流放電法 309
F.4 阻抗譜分析及模擬模型 310
F.4.1 電化學阻抗譜 310
F.4.2 等效電路及等效元件 311
F.4.3 阻抗譜模型及數(shù)據(jù)處理方法 313
F.5 關(guān)鍵技術(shù)指標的測試方法 317
F.5.1 關(guān)鍵技術(shù)指標 317
F.5.2 測試方法 318
F.6 關(guān)鍵材料的表征測試方法 319
F.6.1 含水量測試 319
F.6.2 相變測試 319
F.6.3 電導率測試 320
F.6.4 流變特性測試 320
F.6.5 接觸角測試 321
F.6.6 核磁共振1 H-NMR  321
F.6.7 紅外光譜 321
F.6.8 拉曼光譜 322
F.6.9 壓制與溶脹測試 323
F.7 整體器件的性質(zhì)測試 323
F.7.1 表面溫度測量 323
F.7.2 X 射線透射 324
參考文獻 324