包邮超级电容器技术与储能应用

第1章 绪论 001 参考文献 009第2章 电容器储能机制及电容器 010 2.1 电容器结构及储能机制 010 2.1.1 双电层电容机制 011 2.1.2 赝电容机制 012 2.1.3 氧化还原反应储能机制 013 2.2 超级电容器的分类 014 2.2.1 双电层电容器 014 2.2.2 赝电容器 015 2.2.3 锂离子电容器 015 2.2.4 混合型电容器 015 2.2.5 电池型电容器 017 2.3 电容器的性能评价与影响因素 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 电容器的循环寿命 026 2.3.5 混合型电容器与电池型电容器的容量、功率密度及能量密度 027 2.3.6 混合型电容器与电池型电容器的循环寿命 027 参考文献 028第3章 碳电极材料种类与基础性能 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 碳纳米管 063 3.2.1 碳纳米管的种类与导电性 063 3.2.2 碳纳米管的聚团性 065 3.2.3 碳纳米管的制备方法与成本 065 3.2.4 碳纳米管的电容性能 069 3.3 石墨烯 074 3.3.1 二维石墨烯 074 3.3.2 三维石墨烯 075 3.4 石墨烯与碳纳米管杂化物 086 3.5 碳气凝胶 089 3.6 碳电极材料发展展望 091 参考文献 093第4章 电极炭的工程制备技术 099 4.1 主要制备工艺 099 4.1.1 炭化工艺 100 4.1.2 活化工艺 101 4.1.3 化学气相沉积技术 106 4.1.4 气相热裂解反应 107 4.2 炭化或活化的关键装备 111 4.2.1 斯列普炉 112 4.2.2 卧式炭化炉与活化炉及配套设备 114 4.2.3 碱活化炉 115 4.2.4 流化床 116 4.2.5 研磨与破碎设备 121 4.2.6 搅拌釜、磁选装置及真空加热炉 122 4.3 市场产品供应 122 参考文献 123第5章 电容器电解液技术 125 5.1 水系电解液 125 5.1.1 KOH 电解液 126 5.1.2 H2SO4 电解液 127 5.1.3 中性电解液 127 5.2 有机电解液 128 5.2.1 聚碳酸丙烯酯基与乙腈基电解液 130 5.2.2 PC 基与ACN 基电解液的分解特性 131 5.3 “water in salt”电解液 132 5.4 离子液体电解液 133 5.5 离子液体体系的改进 137 5.5.1 离子液体的结构设计 137 5.5.2 离子液体复配 139 5.5.3 利用纳米流体概念,强化离子液体的离子电导率 172 参考文献 179第6章 电容器集流体及隔膜技术 182 6.1 铝箔 183 6.1.1 光箔、刻蚀箔、覆碳箔与穿孔箔 183 6.1.2 金属箔材在超级电容器中的应用 189 6.2 泡沫金属集流体 192 6.2.1 泡沫金属制备技术进展 192 6.2.2 泡沫金属的相关物理性能 204 6.3 非金属集流体 208 6.3.1 碳纳米材料集流体 208 6.3.2 三维多孔碳材料集流体 209 6.3.3 非碳集流体 210 6.4 隔膜技术 210 6.4.1 纤维素纸隔膜 211 6.4.2 合成高分子聚合物隔膜 212 参考文献 213第7章 电容器极片及器件技术 215 7.1 电极材料的纯化 215 7.1.1 金属杂质、金属氧化物杂质及去除 215 7.1.2 炭上官能团的电化学影响与去除 217 7.2 电容电极炭的工业标准 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 浆料的分散特性与辊压特性 227 7.3.3 不同材料的干燥特性 229 7.3.4 极片的膨胀特性 230 7.4 碳纳米材料的极片加工技术 232 7.4.1 将碳纳米材料预聚团的技术 232 7.4.2 针对纳米材料加工的三维泡沫极片技术 233 7.4.3 石墨烯电极的溶胀行为 238 7.4.4 石墨烯-泡沫铝电容器件的电化学性能 240 7.4.5 铝箔和泡沫铝器件的电化学模拟 245 7.5 介孔炭-泡沫铝双电层电容器 249 7.6 已有工业极片与器件的加工技术 258 7.6.1 湿法箔极片加工技术 258 7.6.2 干法箔片压模电极工艺 260 7.6.3 基于泡沫集流体的工业加工技术 261 7.7 柔性集流体与柔性器件的探索 265 7.7.1 金属基柔性超级电容器 267 7.7.2 碳基柔性超级电容器 267 7.8 器件封装技术与性能 268 7.8.1 器件封装类型及关键因素 268 7.8.2 器件中材料占比与性能 270 7.9 预嵌锂技术 276 参考文献 278第8章 电容器的储能应用 281 8.1 超级电容器的性能与应用场合 281 8.2 车载应用实例 283 8.2.1 再生制动系统方面的应用 283 8.2.2 城轨车辆动力电源方面的应用 286 8.2.3 公交线路(无轨)应用 290 8.2.4 车辆低温启动等方面的应用 292 8.2.5 其他特殊车辆的应用 292 8.2.6 超级电容器在小汽车上的应用 294 8.3 光伏路灯应用案例 296 8.4 高楼大厦的电梯运行节能 299 8.5 超级电容器市场规模 300 8.6 “双碳” 目标对于超级电容器发展的机遇 301 参考文献 304附录 电容器分析与测试方法 305 F.1 循环伏安法 305 F.2 恒流充放电法 307 F.3 恒流充-恒压充-恒流放电法 309 F.4 阻抗谱分析及模拟模型 310 F.4.1 电化学阻抗谱 310 F.4.2 等效电路及等效元件 311 F.4.3 阻抗谱模型及数据处理方法 313 F.5 关键技术指标的测试方法 317 F.5.1 关键技术指标 317 F.5.2 测试方法 318 F.6 关键材料的表征测试方法 319 F.6.1 含水量测试 319 F.6.2 相变测试 319 F.6.3 电导率测试 320 F.6.4 流变特性测试 320 F.6.5 接触角测试 321 F.6.6 核磁共振1 H-NMR 321 F.6.7 红外光谱 321 F.6.8 拉曼光谱 322 F.6.9 压制与溶胀测试 323 F.7 整体器件的性质测试 323 F.7.1 表面温度测量 323 F.7.2 X 射线透射 324 参考文献 324