以疊片陶瓷電容器(MLCC)制作的超級電容器電池(SCB)是一種功率密度大、充放電迅捷可控和安全環(huán)保的新型儲能器件,有廣闊的應(yīng)用前景。本項目擬以巨介電常數(shù)鈦酸銅鈣(CCTO) 納米材料為基質(zhì)來制備超薄層的細晶MLCC,通過這些MLCC的串并混聯(lián)來達到制備大容量SCB的目的。首先通過溶膠-凝膠法制備高介電常數(shù)、低介電損耗和高介電溫度穩(wěn)定性的鈦酸鋇(BT)基前驅(qū)體,以及能夠改善介電材料的耐壓性和降低燒結(jié)溫度的氧化鋁及鈣鎂鋁硅酸鹽玻璃前驅(qū)體溶膠。然后用這三種穩(wěn)定溶膠依次包裹用螯合前驅(qū)體沉淀法制備的CCTO超細粉體,以獲得滿足SCB應(yīng)用的CCTO@BT基復(fù)合細晶介質(zhì)材料。通過關(guān)聯(lián)材料的組成、匹配性、制備條件與材料的相組成、顯微結(jié)構(gòu)以及介電常數(shù)、介電損耗和耐壓性能的構(gòu)效關(guān)系,闡明所涉及的兩種濕化學(xué)方法的反應(yīng)機理和性能改善機制,為制備大容量、低損耗、高耐壓的SCB用介質(zhì)材料奠定基礎(chǔ)。
以疊片陶瓷電容器(MLCC)制作的超級電容器電池(SCB)具有廣闊的應(yīng)用前景。設(shè)計和合成了具有“芯-殼”結(jié)構(gòu)的納米粉體材料及其細晶陶瓷的巨介電材料是解決這一問題的關(guān)鍵。本成果以“芯-殼”結(jié)構(gòu)材料作為理論研究基礎(chǔ),擴展和延伸本項目的計劃研究內(nèi)容。主要研究內(nèi)容包括: (1)設(shè)計并合成單分散微納米結(jié)構(gòu)的鈦酸銅鈣(CCTO)粉體,然后依次包覆鈦酸鍶(STO)、氧化鋁絕緣層和鈣鎂鋁硅酸鹽玻璃(CMASO)和鋅硼硅氧化物玻璃(ZBSO),得到具有“芯-殼”結(jié)構(gòu)的CCTO@STO@Al2O3@CMASO等介質(zhì)材料,探討相關(guān)反應(yīng)機理,以及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的構(gòu)效關(guān)系。這是本項目的最初思路和研究內(nèi)容。 (2)開展具有“芯-殼”結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物多功能納米材料的研究及其應(yīng)用方面的工作,獲得了具有良好光催化作用和靶向載藥性能的氧化鐵為“芯”的納米功能復(fù)合氧化材料。這為本項目的“芯-殼”結(jié)構(gòu)復(fù)合氧化材料的設(shè)計和合成奠定基礎(chǔ)。 (3)通過簡單的濕化學(xué)法合成得到具有“芯-殼”結(jié)構(gòu)的鈦酸鋇基或者鋯鈦酸鋇基微納米粉體及其陶瓷材料,獲得了具有巨介電常數(shù)的鈦酸鋇基微納米粉體和細晶陶瓷的介質(zhì)材料,并滿足Y5V特性;同時,還得到具有很高介電常數(shù)并滿足X8R型的溫度穩(wěn)定型介電材料。 通過本項目的研究,豐富了具有“芯-殼”結(jié)構(gòu)的功能無機復(fù)合氧化材料構(gòu)建理論;完成了本項目提出的巨介電材料設(shè)計和合成目的。發(fā)表期刊論文16篇,其中SCI源期刊論文8篇(二區(qū)5篇), EI收錄1篇,會議論文4篇;申請發(fā)明專利8項(1項為實用新型),獲得授權(quán)專利4項(1項為實用新型);獲得2012年陜西省高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)獎一等獎和2012年陜西省科學(xué)技術(shù)獎二等獎各1項。培養(yǎng)博碩士生分別8名和2人,其中7名碩士生和1名博士生已經(jīng)畢業(yè)。本成果將為疊片陶瓷電容器(MLCC)制作的超級電容器電池提供新的介電材料和理論基礎(chǔ)。
超級電容器是可以代替電池,這也是未來的一個方向?! 〕夒娙萜?,又叫雙電層電容器、電化學(xué)電容器, 黃金電容、法拉電容,通過極化電解質(zhì)來儲能。它是一種電化學(xué)元件,但在其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),這種儲...
超級電容器從儲能機理上面分的話,超級電容器分為雙電層電容器和贗電容器。是一種新型儲能裝置,它具有功率密度高、充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點。超級電容器用途廣泛。 電池污...
超級電容是以碳基活性物加導(dǎo)電碳黑與粘結(jié)劑混合作極片材料,利用極化電解質(zhì)吸附電解液里的正負離子,形成雙電層結(jié)構(gòu)進行儲能,該儲能過程基本不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),故循環(huán)壽命很長。 而電池,就鉛酸蓄電池為例...
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采用常壓干燥法以間苯二酚(R)、甲醛(F)為原料制備RF炭氣凝膠,用SEM對其進行表征。將水溶液化學(xué)沉淀法制得的氫氧化鎳作為正極,分別采用不同催化劑含量制備的RF炭氣凝膠和活性炭材料作負極,用恒流充放電、循環(huán)伏安等方法系統(tǒng)地考察了電極材料的電化學(xué)性能。結(jié)果表明,在恒流充放電和循環(huán)伏安測試中電極材料都表現(xiàn)出了良好的電容特性。常壓干燥法制備的炭氣凝膠呈現(xiàn)珍珠串式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),存在大量孔洞,隨催化劑含量降低,顆粒與孔洞尺寸會明顯變大,比容量和比能量減小。RF炭氣凝膠作負極的比容量和比能量明顯高于活性炭作負極的電容器。
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評分: 4.6
大連理工大學(xué) 碩士學(xué)位論文 超級電容器恒流測試電源 姓名:劉為民 申請學(xué)位級別:碩士 專業(yè):電機與電器 指導(dǎo)教師:張莉 20060601
1996年9月9日,《電容器用陶瓷介質(zhì)材料》發(fā)布。
1997年5月1日,《電容器用陶瓷介質(zhì)材料》實施。
本項目以高性能儲能材料為導(dǎo)向,擬以多孔碳薄膜和納米線陣列作為導(dǎo)電聚合物聚苯胺的載體,開發(fā)一種簡單有效的方法直接在集電極上制備超級電容器復(fù)合電極材料。電極材料直接生長到集電極上,可以簡化超級電容器電極制備步驟,并能有效降低電容器的內(nèi)阻。復(fù)合材料的多孔碳支架能夠均勻承受聚合物在充放電過程中的應(yīng)力,保證了電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性;將導(dǎo)電聚合物自組裝到多孔碳的孔道中,可以提高多孔碳的導(dǎo)電性,從而改善電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性。通過優(yōu)化有序多孔碳薄膜和納米線陣列的制備工藝、聚合物在多孔碳孔道中的自組裝工藝,實現(xiàn)對復(fù)合材料的形貌、組成和結(jié)構(gòu)的調(diào)控。研究所制備復(fù)合材料的充放電容量、充放電特性和循環(huán)穩(wěn)定性;探索復(fù)合材料的形貌、組成和結(jié)構(gòu)等因素對超級電容器性能的影響,為開發(fā)具有高比電容、高比功率、高比能量和高循環(huán)穩(wěn)定性的超級電容器電極材料提供理論和實踐指導(dǎo)。
超級電容器不同于電池,在某些應(yīng)用領(lǐng)域,它可能優(yōu)于電池。有時將兩者結(jié)合起來,將電容器的功率特性和電池的高能量存儲結(jié)合起來,不失為一種更好的途徑。
超級電容器在其額定電壓范圍內(nèi)可以被充電至任意電位,且可以完全放出。而電池則受自身化學(xué)反應(yīng)限制工作在較窄的電壓范圍,如果過放可能造成永久性破壞。
超級電容器的荷電狀態(tài)(SOC)與電壓構(gòu)成簡單的函數(shù),而電池的荷電狀態(tài)則包括多樣復(fù)雜的換算。
超級電容器與其體積相當(dāng)?shù)膫鹘y(tǒng)電容器相比可以存儲更多的能量,電池與其體積相當(dāng)?shù)某夒娙萜飨啾瓤梢源鎯Ω嗟哪芰?。在一些功率決定能量存儲器件尺寸的應(yīng)用中,超級電容器是一種更好的途徑。
超級電容器可以反復(fù)傳輸能量脈沖而無任何不利影響,相反如果電池反復(fù)傳輸高功率脈沖其壽命大打折扣。
超級電容器可以快速充電而電池快速充電則會受到損害。
超級電容器可以反復(fù)循環(huán)數(shù)十萬次,而電池壽命僅幾百個循環(huán)。