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以叠片陶瓷电容器(MLCC)制作的超级电容器电池(SCB)具有广阔的应用前景。设计和合成了具有“芯-壳”结构的纳米粉体材料及其细晶陶瓷的巨介电材料是解决这一问题的关键。本成果以“芯-壳”结构材料作为理论研究基础,扩展和延伸本项目的计划研究内容。主要研究内容包括: (1)设计并合成单分散微纳米结构的钛酸铜钙(CCTO)粉体,然后依次包覆钛酸锶(STO)、氧化铝绝缘层和钙镁铝硅酸盐玻璃(CMASO)和锌硼硅氧化物玻璃(ZBSO),得到具有“芯-壳”结构的CCTO@STO@Al2O3@CMASO等介质材料,探讨相关反应机理,以及结构与性质的构效关系。这是本项目的最初思路和研究内容。 (2)开展具有“芯-壳”结构的复合氧化物多功能纳米材料的研究及其应用方面的工作,获得了具有良好光催化作用和靶向载药性能的氧化铁为“芯”的纳米功能复合氧化材料。这为本项目的“芯-壳”结构复合氧化材料的设计和合成奠定基础。 (3)通过简单的湿化学法合成得到具有“芯-壳”结构的钛酸钡基或者锆钛酸钡基微纳米粉体及其陶瓷材料,获得了具有巨介电常数的钛酸钡基微纳米粉体和细晶陶瓷的介质材料,并满足Y5V特性;同时,还得到具有很高介电常数并满足X8R型的温度稳定型介电材料。 通过本项目的研究,丰富了具有“芯-壳”结构的功能无机复合氧化材料构建理论;完成了本项目提出的巨介电材料设计和合成目的。发表期刊论文16篇,其中SCI源期刊论文8篇(二区5篇), EI收录1篇,会议论文4篇;申请发明专利8项(1项为实用新型),获得授权专利4项(1项为实用新型);获得2012年陕西省高等学校科学技术奖一等奖和2012年陕西省科学技术奖二等奖各1项。培养博硕士生分别8名和2人,其中7名硕士生和1名博士生已经毕业。本成果将为叠片陶瓷电容器(MLCC)制作的超级电容器电池提供新的介电材料和理论基础。
以叠片陶瓷电容器(MLCC)制作的超级电容器电池(SCB)是一种功率密度大、充放电迅捷可控和安全环保的新型储能器件,有广阔的应用前景。本项目拟以巨介电常数钛酸铜钙(CCTO) 纳米材料为基质来制备超薄层的细晶MLCC,通过这些MLCC的串并混联来达到制备大容量SCB的目的。首先通过溶胶-凝胶法制备高介电常数、低介电损耗和高介电温度稳定性的钛酸钡(BT)基前驱体,以及能够改善介电材料的耐压性和降低烧结温度的氧化铝及钙镁铝硅酸盐玻璃前驱体溶胶。然后用这三种稳定溶胶依次包裹用螯合前驱体沉淀法制备的CCTO超细粉体,以获得满足SCB应用的CCTO@BT基复合细晶介质材料。通过关联材料的组成、匹配性、制备条件与材料的相组成、显微结构以及介电常数、介电损耗和耐压性能的构效关系,阐明所涉及的两种湿化学方法的反应机理和性能改善机制,为制备大容量、低损耗、高耐压的SCB用介质材料奠定基础。
超级电容器是可以代替电池,这也是未来的一个方向。 超级电容器,又叫双电层电容器、电化学电容器, 黄金电容、法拉电容,通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件,但在其储能的过程并不发生化学反应,这种储...
超级电容是以碳基活性物加导电碳黑与粘结剂混合作极片材料,利用极化电解质吸附电解液里的正负离子,形成双电层结构进行储能,该储能过程基本不发生化学反应,故循环寿命很长。 而电池,就铅酸蓄电池为例...
超级电容器从储能机理上面分的话,超级电容器分为双电层电容器和赝电容器。是一种新型储能装置,它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器用途广泛。 电池污...
超级电容器炭气凝胶电极材料的研究
采用常压干燥法以间苯二酚(R)、甲醛(F)为原料制备RF炭气凝胶,用SEM对其进行表征。将水溶液化学沉淀法制得的氢氧化镍作为正极,分别采用不同催化剂含量制备的RF炭气凝胶和活性炭材料作负极,用恒流充放电、循环伏安等方法系统地考察了电极材料的电化学性能。结果表明,在恒流充放电和循环伏安测试中电极材料都表现出了良好的电容特性。常压干燥法制备的炭气凝胶呈现珍珠串式的网络结构,存在大量孔洞,随催化剂含量降低,颗粒与孔洞尺寸会明显变大,比容量和比能量减小。RF炭气凝胶作负极的比容量和比能量明显高于活性炭作负极的电容器。
超级电容器恒流测试电源(1)
大连理工大学 硕士学位论文 超级电容器恒流测试电源 姓名:刘为民 申请学位级别:硕士 专业:电机与电器 指导教师:张莉 20060601
1996年9月9日,《电容器用陶瓷介质材料》发布。
1997年5月1日,《电容器用陶瓷介质材料》实施。
本项目以高性能储能材料为导向,拟以多孔碳薄膜和纳米线阵列作为导电聚合物聚苯胺的载体,开发一种简单有效的方法直接在集电极上制备超级电容器复合电极材料。电极材料直接生长到集电极上,可以简化超级电容器电极制备步骤,并能有效降低电容器的内阻。复合材料的多孔碳支架能够均匀承受聚合物在充放电过程中的应力,保证了电极材料的循环稳定性;将导电聚合物自组装到多孔碳的孔道中,可以提高多孔碳的导电性,从而改善电极材料的循环稳定性和倍率特性。通过优化有序多孔碳薄膜和纳米线阵列的制备工艺、聚合物在多孔碳孔道中的自组装工艺,实现对复合材料的形貌、组成和结构的调控。研究所制备复合材料的充放电容量、充放电特性和循环稳定性;探索复合材料的形貌、组成和结构等因素对超级电容器性能的影响,为开发具有高比电容、高比功率、高比能量和高循环稳定性的超级电容器电极材料提供理论和实践指导。
超级电容器不同于电池,在某些应用领域,它可能优于电池。有时将两者结合起来,将电容器的功率特性和电池的高能量存储结合起来,不失为一种更好的途径。
超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位,且可以完全放出。而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围,如果过放可能造成永久性破坏。
超级电容器的荷电状态(SOC)与电压构成简单的函数,而电池的荷电状态则包括多样复杂的换算。
超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量,电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中,超级电容器是一种更好的途径。
超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响,相反如果电池反复传输高功率脉冲其寿命大打折扣。
超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。
超级电容器可以反复循环数十万次,而电池寿命仅几百个循环。