先进储能科学技术与工业应用丛书--超级电容器储能材料、器件与应用

第1章 绪论 1 1.1 能量转换、存储与利用 1 1.2 电化学储能技术 3 1.2.1 铅酸电池 3 1.2.2 锂离子电池 4 1.2.3 液流电池 5 1.2.4 钠硫电池 6 1.2.5 镍镉电池 7 1.2.6 电化学储能电池技术的性能比较 7 1.3 超级电容器储能技术 9 1.3.1 纳米孔隙电极 10 1.3.2 电解液 10 1.3.3 隔膜 11 1.3.4 超级电容器单体与模组 11 1.3.5 混合储能器件 11 1.4 超级电容器的发展历程 11 1.5 超级电容器储能的优缺点分析 13 1.5.1 超级电容器优点 14 1.5.2 超级电容器缺点 15 参考文献 16 第2章 超级电容器的储能原理 17 2.1 超级电容器的概念与分类 17 2.1.1 超级电容器的概念 17 2.1.2 超级电容器的分类 18 2.2 双电层超级电容器的储能原理 21 2.3 赝电容超级电容器的储能原理 26 2.4 混合型超级电容器的储能原理 29 2.5 新型超级电容器的储能原理 30 2.5.1 柔性超级电容器 30 2.5.2 固态超级电容器 32 2.5.3 微型超级电容器 33 参考文献 37 第3章 超级电容器储能电极材料 41 3.1 超级电容器储能电极材料的分类 41 3.1.1 双电层电极材料 42 3.1.2 赝电容电极材料 49 3.2 超级电容器储能电极材料的性质 60 3.2.1 比表面积 60 3.2.2 孔径及孔分布 61 3.2.3 导电性 63 3.2.4 稳定性 64 3.3 超级电容器储能复合电极材料 66 3.3.1 碳-碳复合（碳基复合材料） 66 3.3.2 碳-赝电容材料复合 68 3.3.3 赝电容-赝电容材料复合 69 3.4 超级电容器储能碳材料的产业化现状 70 3.4.1 活性炭 71 3.4.2 碳纤维 73 3.4.3 石墨烯 74 参考文献 75 第4章 超级电容器储能电解液 81 4.1 超级电容器储能电解液的分类 81 4.1.1 水系电解液 82 4.1.2 有机电解液 84 4.1.3 离子液体电解液 85 4.1.4 凝胶电解质 86 4.1.5 全固态电解质 93 4.2 超级电容器储能电解液的理化性质 101 4.2.1 离子迁移数 102 4.2.2 离子电导率 103 4.2.3 介电性质 105 4.2.4 介电性质影响因素 107 4.2.5 电势窗口 108 4.2.6 电势窗口影响因素 109 4.2.7 稳定性 110 4.3 超级电容器储能电解液的改性 112 4.3.1 物理法改性 112 4.3.2 化学法改性 114 4.4 超级电容器储能电解液产业化现状概述 116 4.4.1 水系电解液的产业化现状 117 4.4.2 离子液体的产业化现状 117 4.4.3 有机电解液的产业化现状 118 4.4.4 上下游市场对超级电容器电解液产业的推动作用 122 参考文献 126 第5章 超级电容器储能隔膜材料 132 5.1 超级电容器储能隔膜材料的分类 132 5.1.1 纤维素隔膜 133 5.1.2 合成高分子聚合物隔膜 135 5.1.3 生物隔膜 136 5.1.4 静电纺丝隔膜 137 5.2 超级电容器隔膜材料的产业化现状 138 5.3 超级电容器储能隔膜材料的性质 140 5.3.1 力学性质 141 5.3.2 热学性质 143 5.3.3 表面性质 145 5.4 超级电容器储能隔膜材料的工艺 149 5.4.1 纤维素基隔膜材料的抄纸法工艺 149 5.4.2 PP/PE基隔膜材料的制备工艺 155 参考文献 158 第6章 超级电容器储能的器件工艺 162 6.1 干法工艺 162 6.1.1 干法前段工艺 162 6.1.2 干法中段工艺 168 6.1.3 干法后段工艺 172 6.2 湿法工艺 173 6.2.1 湿法前段工艺：极片制造 173 6.2.2 湿法中段工艺：电芯制造 180 6.2.3 湿法后段工艺：检测 181 6.3 超级电容器模组与管理 184 6.3.1 超级电容器模组 184 6.3.2 超级电容器模组的管控技术 186 6.3.3 发展趋势展望 194 参考文献 195 第7章 超级电容器的性能与分析 200 7.1 比电容 200 7.1.1 测试方法 200 7.1.2 分析方法 201 7.1.3 电容类型分析方法 207 7.2 能量密度 208 7.2.1 测试与分析 208 7.2.2 能量密度受限的原理与改善策略 209 7.3 功率密度 211 7.3.1 测试方法 212 7.3.2 分析方法 212 7.4 工作电压 212 7.5 *大电流 213 7.6 自放电 214 7.6.1 自放电的测试与计算 214 7.6.2 自放电机理 215 7.6.3 自放电机理研究的局限性 218 7.6.4 超级电容器自放电行为的抑制策略 218 7.7 内阻 221 7.7.1 测试方法 221 7.7.2 分析方法 223 7.8 循环稳定性 225 7.8.1 测试方法 225 7.8.2 分析方法 226 参考文献 226 第8章 超级电容器的应用 230 8.1 超级电容器在工业电子领域的应用 231 8.1.1 智能三表 231 8.1.2 不间断电源 232 8.1.3 电梯能量回收 236 8.1.4 其他消费电子 237 8.2 超级电容器在电网领域的应用 241 8.2.1 储能电站 241 8.2.2 分布式微电网系统 242 8.2.3 新能源及其并网 245 8.3 超级电容器在交通领域的应用 247 8.3.1 工程机械 247 8.3.2 轨道交通 250 8.3.3 新能源汽车 253 8.4 超级电容器在航空航天领域的应用 255 8.5 微型电容器在智能传感领域的应用 261 参考文献 265