超级电容器技术与储能应用
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作者骞伟中、崔超婕、魏飞 等 编著 著
出版社化学工业出版社
ISBN9787122244437
出版时间2025-01
装帧平装
开本其他
定价158元
货号1203473258
上书时间2024-12-21
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作者简介
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目录
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
内容摘要
《超级电容器技术与储能应用》系统介绍了超级电容器的基本原理与不同种类超级电容器的构成要素、关键的碳电极材料种类（微孔活性炭、介孔活性炭、碳纳米管、石墨烯及其复合结构）与性能进展，着重强调了碳电极材料的批量制备方法（基于斯列普炉、旋转炉与流化床的各种炭化与活化方法），以及电解液的种类与新型离子液体型电解液及离子液体复合型电解液的进展。同时描述了隔膜与集流体种类与进展，特别阐述了三维泡沫铝集流体的相关技术；在器件组装过程中，讨论了关键的电极材料到极片加工的复杂性与解决思路。最后讨论了电容器的各种储能应用（轨道交通、势能回收、电灯应用、电站储能应用等）。
本书的特点是加入了大量加工技术的工程要素与科学解决思路，有效地填补了纯学术著作与纯技术操作规程间的空白，从而在学术界与产业界之间架起有效的桥梁，促进该领域的高质量发展。
本书可供研究电化学应用的技术人员，高等院校电化学、材料相关专业师生阅读参考，还可供超级电容器研发和应用的人员参考。
主编推荐
1.作者行业影响力广：骞伟中教授是清华大学长聘教授，超级电容器产业联盟副理事长，从事超级电容器研究与应用20余年。
2.内容丰富：关键电极材料、电解液、隔膜与集流体、器件组装、超级电容器储能应用等，阐述简洁，干货满满，内容多是作者多年的研究体会，行业指导性强。
3.彩色插页：对黑白图不容易表现的图，同时排成彩色图插页，阅读体验感强。
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