超级电容器实验室测试工艺
超级电容器项目策划方案
超级电容器项目策划方案项目名称：超级电容器项目项目背景：随着现代科技的发展和能源需求的增长，传统电池的能量密度逐渐无法满足人们对高效、环保能源的需求。
超级电容器因其高能量密度、快速充放电和长周期寿命等特点，在能源存储领域具有巨大的潜力和市场需求。
本项目旨在开展超级电容器的研发和应用推广，为新能源发展做出贡献。
一、项目目标：1.研发高性能超级电容器，提高其能量密度和功率密度。
2.推广应用超级电容器，扩大其在储能领域的市场占有率。
3.促进新能源发展，降低对传统能源的依赖。
二、项目内容：1.技术研发：a.超级电容器结构优化设计，提高其能量密度和功率密度。
b.材料研发，寻找具备高特性的电介质和电极材料。
c.制造工艺优化，提高超级电容器的生产效率和成本控制能力。
2.实验室验证：a.建立超级电容器性能测试平台，评估其充放电性能和循环寿命。
b.通过实验和数据分析，不断优化超级电容器的设计和制造工艺。
3.应用推广：a.找到超级电容器在储能领域的适用场景，例如电动车、电网储能等。
b.与合作伙伴合作，推动超级电容器在相关领域的应用，提供整体解决方案。
c.进行市场调研和宣传活动，提高超级电容器的知名度和市场占有率。
4.创新研究：a.超级电容器与其他能源存储技术的结合研究，如与锂离子电池的混合储能系统。
b.对超级电容器的尺寸、重量、成本等方面进行改进研究，提高其实用性和竞争力。
三、项目周期：本项目的研发和推广工作预计需要2年，按照以下时间节点进行管理和执行：1.第一年：a.月初-月中：确立项目组织架构和研发任务分工。
b.月中-月底：进行超级电容器结构优化设计。
c.月底：完成结构设计，并开始材料研发工作。
2.第二年：a.月初-月中：实验室验证超级电容器的性能。
b.月中-月底：推广应用超级电容器，并开展市场调研。
c.月底：总结项目成果，准备项目结题报告。
四、项目投入：本项目的预计投入为1000万人民币，主要用于技术研发、实验室设备采购和市场推广费用。
不同测试技术下超级电容器比电容值的计算
２０１４．７ Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．７
１３９４
综
述
１ 不同测试技术下比电容值的计算
１．１ 循环伏安测试技术
循环伏安测试技术是在给电极施加恒定扫描速度的电压 下，持续观察电极表面电流和电位的关系，从而表征电极表面 发生的反应以及探讨电极反应机理的一种测试方法[4]。循环伏 安法是超级电容器电化学测试技术中最常用的一种技术手 段，可用来研究物质的电化学性质及电化学行为，判断电极反
超级电容器作为新型化学电源，以其功率密度高、循环寿 命长、安全性好、绿色环保等特点，成为目前各国政府大力扶 持和发展的重点战略研究对象，也成为许多科研工作者研究 的重点与热点[1]。近年来，随着超级电容器技术的日益成熟，其 应用领域不断扩大，不仅广泛用于各种便携式电子设备，而且 小批量应用于电动汽车、功率补偿设备等。评价超级电容器电 化学性能的一个重要指标是比电容值，它反映了超级电容器 容纳电荷的能力，一般由公式计算得到。但在实际研究工作 中，比电容值的计算方法经常因为测试体系和测试技术的不 同而不同，特别是当材料中存在赝电容现象时，不同课题组之 间的计算结果差别很大，这使得研究者对电容值的理解和计 算容易产生偏差，严重影响到对超级电容器电化学性能的评 价[2-3]，因此理解并掌握超级电容器的储能机理和测试技术，根 据不同的储能机理和测试技术选用合适的比电容值计算方
是采用积分方法计算比电容值，往往容易造成比电容值虚高。
通过循环伏安测试技术可以比较直观地显示出电容器充放电
过程中电极表面的电化学行为以及电极反应的难易程度、可
逆性、析氧特性、充放电效率以及电极表面的吸 / 脱附特征等。
不仅可以利用循环伏安曲线计算超级电容器的电容值，还可
以通过其形状定性的研究电极材料的电容性质，如可以通过
关于电化学的实习报告
实习报告一、实习目的和意义电化学作为一门研究电与化学反应相互作用的学科，在许多领域都有着广泛的应用。
为了加深我对电化学理论的理解，并将所学知识应用到实际操作中，我在大学实习期间选择了一家电化学实验室进行为期一个月的实习。
本次实习的主要目的是通过实际操作，巩固和加深对电化学理论的理解，学习电化学实验的基本技能，并培养自己的科研能力和团队协作能力。
二、实习单位及岗位介绍我实习的单位是XX大学电化学实验室，这是一个专注于电化学研究的研究机构。
在这里，我主要负责协助导师进行电化学实验，进行数据收集和分析，以及实验室的日常管理工作。
三、实习内容及过程在实习期间，我参与了多个电化学实验项目，包括电化学合成、电化学分析以及电化学储能等。
以下是我实习过程中的一些具体内容和经验。
1. 电化学合成实验在电化学合成实验中，我学习了如何利用电化学方法在金属电极上沉积金属薄膜。
我首先准备了电解质溶液，并根据实验要求调节了溶液的pH值。
然后，我连接了电源和电极，进行了电化学沉积过程。
在实验过程中，我严格控制了电流密度和沉积时间，以获得理想的薄膜厚度。
最后，我对沉积的金属薄膜进行了结构和性能分析，通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等仪器测试，研究了薄膜的晶体结构和表面形貌。
2. 电化学分析实验在电化学分析实验中，我学习了如何利用电化学方法测定溶液中的离子浓度。
我使用了不同类型的电极，如玻碳电极、铅基电极等，并采用了不同的电化学技术，如差分脉冲伏安法（DPV）、线性扫描伏安法（LSV）等。
通过这些实验，我掌握了电化学分析的基本原理和实验技巧，并能够独立进行数据收集和处理。
3. 电化学储能实验在电化学储能实验中，我参与了超级电容器的研究。
我学习了如何制备电极材料，如活性炭、石墨烯等，并研究了不同电极材料对超级电容器性能的影响。
我使用了循环伏安法（CV）、恒电流充放电法（GCD）等方法测试了超级电容器的电化学性能，如比容量、能量密度和功率密度等。
MEMS超级电容器用聚吡咯／炭材料复合膜电极的制备及其性能
ＨＵ Ｏ Ｘｉ ａ ｏ — ｔ ａ ｏ ，Ｚ Ｈ Ｕ Ｐ ｉ ｎ ｇ ， Ｈ ＡＮ Ｇ ａ ｏ ． ｙ ｉ ， ＸＩ Ｏ ＮＧ Ｊ ｉ － ｊ ｕ ｎ ’
流充放电和循环充放电研究三种膜电极的 电化学电容性能。结果表明 ， 复合 电极 的微观结构稳定 ， 复合 薄膜和集流体 之间的 结合力大 ； 基 于三种膜 电极 的 ＭＥ ＭＳ超级电容器 电容量依次增大 ， 阻抗依次减小 ， 放电电流为 １ ｍ Ａ 时， 比电容分别达到 ７ ． ０ 、
８ ． ０ 、 ８ ． ３ ｍ Ｆ ／ ｃ ｍ ， 经过 ５ ０ ０ ０次恒流充放 电循环后 ， 电容器的 比电容分别保 持了原来 的 ７ ２ ． ９ ％、 ８ ５ ． ０ ％ 和８ ９ ． ２ ％ 。在 Ｐ Ｐ ｙ电
ｒ ｏ ｌ ｅ（ Ｐ Ｐ ｙ ） ， ｃ ａ ｒ ｂ ｏ ｎ ｎ ｎｏ ａ ｔ ｕ ｂ ｅ ／ ｐ ｏ ｌ ｙ ｐ ｙ ｒ ｒ ｏ ｌ ｅ（ ｃ ＮＴ ／ Ｐ Ｐ ） ， ）ａ ｎｄ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｅ ｎ ｅ ／ ｐ ｏ ｌ ｙ ｐ ｙ ｒ ｒ ｏ ｌ ｅ（ Ｇ Ｒ ／ Ｐ Ｐ ） ｒ ）ｅ ｌ ｅ ｃ ｒ ｔ ｏ ｄ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ．
３ ．Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ａｂ Ｌ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｍｏ ｌ ｅ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ． Ｓ ｈ ａ ｌ ￣ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｔ ａ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ ０ ３ ０ ０ ０ ６ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
摘
《超级电容器：科学与技术》笔记
《超级电容器：科学与技术》阅读札记目录一、超级电容器概述 (2)1. 超级电容器的定义与特点 (2)2. 超级电容器的发展历程 (4)二、超级电容器的科学与技术基础 (5)1. 超级电容器的结构原理 (7)1.1 电极材料 (8)1.2 电解质 (9)1.3 隔膜与外壳 (10)2. 超级电容器的性能参数 (11)三、超级电容器的制造技术 (12)1. 材料制备技术 (13)1.1 电极材料的制备 (15)1.2 电解质的制备 (16)1.3 其他材料的制备 (17)2. 制造工艺技术 (18)2.1 电极的制备工艺 (20)2.2 电解液的灌注工艺 (21)2.3 组装与封装工艺 (22)四、超级电容器的应用领域 (24)1. 电动汽车与智能交通系统 (25)2. 电子产品与可穿戴设备领域的应用现状和发展趋势分析 (26)一、超级电容器概述超级电容器是一种电能储存装置，它能够在短时间内快速充放电，并具有较高的功率密度和能量密度。
与传统的电容器相比，超级电容器具有更大的电容量和更高的储能效率。
它们主要由电极材料、电解质和隔膜组成，通过电极与电解质之间的界面效应来储存电能。
超级电容器在电动汽车、电子设备、航空航天、可穿戴设备等领域得到广泛应用。
由于其充放电过程不涉及化学反应中的相变，因此具有快速充放电、循环寿命长、工作温度范围宽等优势。
超级电容器还能够与电池等其他储能器件组合使用，提高系统的整体性能。
在阅读本书的过程中，我对超级电容器的分类、结构特点、性能参数以及应用领域有了更加清晰的认识。
我将详细记录书中关于超级电容器的科学与技术方面的内容，以便更好地理解和应用这一重要技术。
1. 超级电容器的定义与特点超级电容器，又称电化学电容器或双电层电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件。
它通过极化电解质来储存能量，与相同尺寸的普通电容器相比，超级电容器的容量显著更高。
超级电容器不仅具有极高的功率密度（即单位重量或体积内储存的能量），还拥有极长的循环寿命，能够在数千至数万次的充放电循环中保持稳定性能。
第54讲 电容器的充电与放电实验(解析版)
第54讲 电容器的充电与放电实验一.知识回顾1.电容器的组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。
最简单的电容器是平行板电容器。
2.电容器的充电、放电①充电：两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。
②放电：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。
③充电时电流流入正极板，放电时电流流出正极板。
3．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板之间的电势差U 之比，叫作电容器的电容。
其中“电容器所带的电荷量Q ”，是指一个极板所带电荷量的绝对值。
(2)定义式：C ＝Q U 。
推论：C ＝ΔQ ΔU。
(3)单位：法拉(F)，1 F ＝106 μF ＝1012 pF 。
(4)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。
(5)决定因素电容C 的大小由电容器本身结构(大小、形状、正负极相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及所带电荷量(或两端所加电压)无关。
4．平行板电容器的电容(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比，与两极板间电介质的相对介电常数成正比，与极板间的距离成反比。
(2)决定式： C ＝εr S 4πkd ，k 为静电力常量。
5．常用电容器(1)分类：从构造上看，可分为固定电容器和可变电容器。
(2)击穿电压与额定电压：加在电容器极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫作击穿电压；电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压，这个数值比击穿电压低。
二.实验：观察电容器的充、放电现象1．实验电路及器材如图所示，把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路。
2．实验步骤(1)把开关S接1，观察电流表及电压表指针的偏转。
(2)把开关S接2，观察电流表及电压表指针的偏转。
3．实验现象(1)充电现象：把开关S接1时，可以看到电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值。
超级电容器的组装及性能测试实验指导书-(1)
超级电容器的组装及性能测试指导书实验名称：超级电容器的组装及性能测试课程名称：电化学原理与方法一、实验目的1．掌握超级电容器的基本原理及特点；2．掌握电极片的制备及电容器的组装；3．掌握电容器的测试方法及充放电过程特点。
二、实验原理1．电容器的分类电容器是一种电荷存储器件，按其储存电荷的原理可分为三种：传统静电电容器，双电层电容器和法拉第准电容器。
传统静电电容器主要是通过电介质的极化来储存电荷，它的载流子为电子。
双电层电容器和法拉第准电容储存电荷主要是通过电解质离子在电极/溶液界面的聚集或发生氧化还原反应，它们具有比传统静电电容器大得多的比电容量，载流子为电子和离子，因此它们两者都被称为超级电容器，也称为电化学电容器。
2．双电层电容器双电层理论由19世纪末Helmhotz等提出。
Helmhotz模型认为金属表面上的净电荷将从溶液中吸收部分不规则的分配离子，使它们在电极/溶液界面的溶液一侧，离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。
于是，在电极上和溶液中就形成了两个电荷层，即双电层。
双电层电容器的基本构成如图1，它是由一对可极化电极和电解液组成。
双电层由一对理想极化电极组成，即在所施加的电位范围内并不产生法拉第反应，所有聚集的电荷均用来在电极的溶液界面建立双电层。
这里极化过程包括两种:（1）电荷传递极化（2）欧姆电阻极化。
当在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形成双电层；撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。
当将两极与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中成电中性，这便是双电层电容的充放电原理。
（a）非充电状态下的电位（b）充电状态下的电位（c）超级电容器的内部结构图1 双电层电容器工作原理及结构示意图3．法拉第准电容器对于法拉第准电容器而言，其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储，还包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。
超级电容器测试系统
超级电容器测试测试所需工具：精度天平（0.01 mg）、超声波清洗器、烘箱、热台、玻璃板、玻璃棒、切片机（压片机）、两电极模具（三电极测试电解池）、电化学工作站。
超级电容器的结构:超级电容器一般是由电极材料、隔膜和电解液组成。
对于电极材料来说，因活性炭、石墨烯、碳纳米管等碳材料具有导电性能好、对电解质化学惰性、比表面积大等优点，在电容器中得到了广泛的应用。
电极材料一般又由活性材料、导电剂、粘结剂和集流体构成。
碳材料一般作为活性物质，导电剂对极片的容量有较大影响，这主要是因为导电剂种类和含量影响电极电阻，而内阻的大小又影响充放电过程的进行程度，进而影响容量。
为了增加电极的强度，防止循环过程中活性物质的脱落、变形，必须在其中加入粘结剂。
集流体主要用于负载电极活性物质，连接外引出电极的导电结构部分，完成电子收集功能。
常用的电解质主要分为液态电解质和固态电解质。
液态电解质包括水溶液和非水溶液体系；固态电解质分为有机类和无机类。
隔膜的作用是有效隔离超级电容器的两个电极，避免电极接触引起的短路。
超级电容器性能指标：超级电容器的性能指标主要有：容量、内阻、漏电流、能量功率密度、循环寿命等。
容量：电容器在一定的重量或者体积范围内存储的容量，单位为F。
一般可以通过电压-电流感应曲线（CV）、恒流充放电等测试计算得出。
内阻：又称为等效串联电阻，分为直流内阻和交流内阻，一般会测试超级电容器的阻抗谱（Nyquist plot 或者Bode plot）。
漏电流：在恒定电压下，一定时间后测得的电流。
能量功率密度：通过电压-电流感应曲线（CV）、恒流充放电等测试计算得出。
循环寿命：超级电容器经过完整恒流充放电而保持一定性能的次数。
通过数万次的恒流充放电等测试得出。
活性材料测试超级电容器性能过程：1.对于制备的粉末电极活性材料在测试时，是按照活性材料、导电碳粉、PTFE粘结剂的重量比85:10:5混合，加入5 mL乙醇超声分散半小时使得材料混合均匀。
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》
《贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究》贵金属-MXene纳米复合材料的研制及性能研究摘要：随着科技的飞速发展，纳米材料在诸多领域展现出了独特的应用前景。
本论文重点探讨了贵金属/MXene纳米复合材料的研制方法及性能研究。
该复合材料凭借其卓越的物理、化学性能，有望在催化、储能等领域发挥重要作用。
本文通过详细的实验设计与数据分析，详细记录了纳米复合材料的制备过程及性能评估。
一、引言随着纳米科技的进步，贵金属及二维材料如MXene的独特性质使其在能源转换、储存以及催化等应用领域具有广阔前景。
将贵金属与MXene结合形成纳米复合材料，可进一步提高材料性能并扩展其应用范围。
因此，研究并制备出贵金属/MXene纳米复合材料具有重要价值。
二、贵金属/MXene纳米复合材料的研制（一）材料选择与制备方法本部分详细介绍了贵金属（如金、银等）和MXene（如钛基、钒基MXene）的选择依据及其优势。
制备方法则采用液相还原法或化学气相沉积法，并结合超声波辅助法实现纳米级混合。
（二）制备过程与表征详细描述了从原材料准备到最终获得纳米复合材料的整个过程，包括原材料的预处理、反应条件的优化等关键步骤。
此外，利用X射线衍射、透射电子显微镜等技术对材料进行了结构和形貌分析。
三、性能研究（一）催化性能研究本部分主要研究了贵金属/MXene纳米复合材料在催化领域的应用，如对某些有机物、水系和气相反应的催化性能进行了实验和理论分析。
通过对比实验，验证了该复合材料在催化领域的优越性。
（二）储能性能研究研究了该复合材料在储能领域的应用，如锂离子电池的电极材料等。
通过电化学测试，分析了其充放电性能、循环稳定性等关键指标，并与其他材料进行了对比分析。
四、结果与讨论（一）结果概述详细记录了实验结果，包括材料的结构、形貌、尺寸以及在催化、储能等领域的性能数据。
通过图表等形式直观地展示了实验结果。
（二）结果讨论结合实验数据和文献资料，对贵金属/MXene纳米复合材料的性能进行了深入的分析和讨论，探讨了其在不同应用领域中的潜在优势和不足，为后续的研究提供了思路和方向。
超级电容器测试标准
超级电容器测试标准超级电容器是一种新型的电子元件，具有高能量密度、高功率密度、长寿命、快速充放电等特点，广泛应用于电力系统、新能源汽车、轨道交通、电子设备等领域。
为了确保超级电容器的性能和可靠性，需要对其进行严格的测试。
本文将介绍超级电容器的测试标准及测试方法。
首先，超级电容器的测试标准应包括静态特性测试和动态特性测试两部分。
静态特性测试主要包括电容量测试、内阻测试、泄漏电流测试等。
电容量测试是指在一定的电压下测量超级电容器的储能能力，内阻测试是指测量超级电容器的内部电阻，泄漏电流测试是指测量超级电容器在放电状态下的泄漏电流。
动态特性测试主要包括循环寿命测试、高温寿命测试、快速充放电测试等。
循环寿命测试是指对超级电容器进行多次充放电循环，以评估其寿命特性，高温寿命测试是指将超级电容器置于高温环境下进行长时间测试，快速充放电测试是指对超级电容器进行快速充放电，以评估其快速响应能力。
其次，超级电容器的测试方法应符合国际标准和行业标准，如IEC 62391、IEC 62391-1、GB/T 20857等。
在进行测试时，应严格按照标准要求进行，确保测试结果的准确性和可靠性。
同时，还应注意测试设备的选择和校准，确保测试设备的精度和稳定性。
另外，超级电容器的测试应在专业的实验室或测试机构进行，确保测试环境的稳定性和可靠性。
在测试过程中，应严格按照测试流程进行，避免人为因素对测试结果的影响。
同时，还应对测试数据进行及时、准确的记录和分析，以便后续的数据处理和结果评估。
最后，超级电容器的测试结果应及时报告给相关部门和客户，以便他们对超级电容器的性能和可靠性进行评估和验证。
同时，还应对测试过程中发现的问题和不良现象进行分析和处理，以提高超级电容器的质量和可靠性。
总之，超级电容器的测试标准和测试方法对于保证其性能和可靠性至关重要。
只有严格按照标准要求进行测试，并确保测试环境的稳定性和可靠性，才能得到准确可靠的测试结果，为超级电容器的研发和应用提供有力的支持。
超级电容器实验室测试工艺
超级电容器实验室测试工艺工作电极的制作（合肥工业大学李学良老师)电化学超级电容器(Electrochemical Supercapacitors，缩写为ES），也叫电化学电容器（Electrochemical Capacitors），或简称为超级电容器（Supercapacitors or Ultracapacitors），是上世纪60、70年代率先在美国出现，并于80年代随着电动车行业的发展而迅速发展起来的一类新兴的储能器件［1］。
超级电容器的能量密度是传统电容器的几百倍，功率密度高出电池两个数量级，很好地弥补了电池功率低、大电流充放电性能差和传统电容器能量密度小的缺点.此外,超级电容器具有温度适应范围宽、循环寿命长（大于100000次）、充放电速度快(几毫秒）、循环效率高（大于99 %）、无污染等优良特性，因此，超级电容器有望成为本世纪新型的绿色能源[2]。
一、实验步骤1）极片制备称取活性碳粉末,与乙炔黑、PTFE按质量比80：10:10混合均匀,加入一定量无水乙醇，搅拌至膏状浆料，于90 ℃下干燥至半干状态.采用辊压法，以不锈钢网作为集流体，将其压成10 mm×10 mm的电极片,于120 ℃下干燥至恒重，即制得本研究所需的电极极片.未压片之前在电子天平上称出镍网集流体的质量，压片并干燥后再次称量，从而算得单电极活性物质质量。
图1 电容器电极的制备工艺2）电化学性能检测三电极体系测试要求：（备注：要求测试体系稳定,故借助参比电极）以自制的碳电极为研究电极，氧化汞电极（Hg/HgO）为参比电极,2 cm×2 cm铂片为辅助电极，组装成三电极体系.在—0.6 ~0.15 V (vs. Hg/HgO)电位范围内对体系进行循环伏安测试,测试循环伏安特性；在0。
001～100000 Hz 频率范围进行交流阻抗测试，交流信号振幅为5 mV 。
图2 电化学电容器测试装置充放电性能一般采用两电极体系，测试仪可以是电化学工作站（若要求测试精度很高，获得精确的电化学动力学参数，强烈建议采用电化学工作站测试）,对自制电极进行恒流充放电测试,考查其放电比容量、循环寿命等性能。
石墨烯制成的超级电容器将取代电池
俄亥俄州代顿市Nanotek Instruments公司新研制的石墨烯超级电容器，单位质量可储存的能量相当于镍氢电池，打破了世界纪录，而且充电或放电只需要短短几分钟、甚至几秒钟，有望取代电池。
相关研究论文发表在Nano Letter上。
该超级电容器电极的制备采用了石墨烯，混合5%的超级P(一种乙炔黑，作用相当于导电添加剂)和10%的聚四氟乙烯(PTFE)结合剂。
研究人员把产生的悬浮液涂在集电器表面，把硬币大小的电容器安装在隔离箱里。
电解质-电极界面的制备，采用了“Celguard隔膜-3501”，而电解液是一种化学品，叫做EMIMBF4。
该公司对硬币大小超级电容器的测试表明，石墨烯电极的超级电容器的能量密度为85.6 Wh/kg，而镍氢电池和锂离子电池分别为40-100 Wh/kg和120 Wh/kg，这是有史以来基于碳纳米材料的双电层超级电容器所达到的最高值。
研究小组成员还包括来自Angstron材料研究所的科学家，他们正在努力工作以进一步提高超级电容器的能量密度。
电容器电极材料研制方面取得系列进展。
超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种新型储能器件，具有绿色环保、充电时间短、使用寿命长和工作温度范围宽等优点，其核心部件是性能优异的电极材料。
石墨烯片（GS），作为一种新型的碳材料，具有良好的导电性和大的比表面积，预计将其作为超级电容器的电极材料具有广阔的应用前景。
但是纯石墨烯表面缺少功能基团导致其很难与其它材料复合或在器件上进行组装，从而限制了其深入应用。
因此，对石墨烯表面进行化学修饰以便于获得各种功能复合材料是当前研究的一个热点。
图1：不同PANi含量的PSS-GS/PANi“纸”电极（左）和PSS-GS与PANi纳米纤维之间的静电吸附示意图（右）图2 ：PSS-GS与二氧化锰在基底上的层层自组装示意图固体润滑国家重点实验室研究人员利用化学修饰后的石墨烯（PSS-GS）与聚苯胺（PANi）纳米纤维之间的静电吸附作用，制备了PSS-GS/PANi 复合材料胶体溶液，然后抽虑成膜得到了柔性的PSS-GS/PANi复合“纸”电极材料。
电容器试验流程
电容器试验流程一、实验目的本实验旨在通过实验操作，掌握电容器的基本原理和特性，了解其在电路中的应用和作用。
二、实验仪器与材料1. 电源2. 电阻3. 电容器4. 万用表5. 连接线6. 开关三、实验原理电容器是一种储存电荷的装置，其特点是可以储存电能并释放电能。
在电路中，电容器可以起到储存电荷、隔直通交等作用。
电容器的主要性能参数包括电容量、工作电压、耐压等。
四、实验步骤1. 第一部分：测量电容器的电容量（1）将电容器和电阻连接到电源并接通电源。
（2）使用万用表测量电容器的电压。
（3）通过公式C=Q/V计算得到电容器的电容量。
2. 第二部分：测量电容器的电荷和能量（1）将电容器和电阻连接到电源并接通电源。
（2）使用万用表测量电容器两端的电压，并记录下来。
（3）根据公式U=Q/C计算得到电容器的电荷量。
（4）根据公式W=1/2 CV^2计算得到电容器的储存能量。
3. 第三部分：观察电容器的充放电过程（1）将电容器和电阻与电源以及开关连接好。
（2）按下开关，开始进行充电过程，观察电容器两端的电压变化。
（3）断开电源，观察电容器的放电过程，观察电压的变化。
（4）根据测量结果分析电容器的充放电特性。
五、实验注意事项1. 实验过程中要注意安全，不要触碰带电部件。
2. 仔细查看连接线是否正确连接，以免短路或其他意外情况发生。
3. 在实验过程中，注意万用表的量程选择，避免测量不准确。
4. 实验结束后要及时断开电源，彻底清理实验场地。
六、实验结果与分析通过以上实验步骤，我们成功测量了电容器的电容量、电荷和能量，并观察了电容器的充放电过程。
根据实验结果，我们可以得出电容器在电路中的应用和特性，进一步了解其作用和性能。
七、实验结论通过本次电容器实验，我们深入了解了电容器的基本原理和特性，掌握了测量电容量、电荷和能量的方法，同时也对电容器在电路中的应用有了更深入的认识。
这对我们日后的学习和实践都具有重要的意义。
以上就是电容器试验流程的详细介绍，希望对大家有所帮助。
电容的测量实验
对数据进行统计分析，包括计算平均 值、标准差等统计量，以了解数据的 分布情况和离散程度。
结果展示与对比
图表展示
利用图表将数据可视化，如绘制电极 间距与电容值的关系曲线图、电极面 积与电容值的关系曲线图等，以便更 直观地观察数据的变化趋势。
结果对比
将实验测量结果与理论计算值进行对 比，分析二者之间的差异及可能原因 。
电容测量在其他领域的应用
电子工程
在电子工程中，电容测量是电路设计、电子元器件测试和电子设 备故障诊断的重要手段。
能源科学
在能源科学领域，电容测量可用于研究电池、超级电容器等储能设 备的性能和使用寿命。
生物医学
生物医学研究中，电容测量可用于分析生物组织的电学特性，如细 胞膜的电容等，有助于揭示生命活动的奥秘。
误差来源及减小方法
误差来源
分析实验过程中可能产生误差的环节，如测量仪器的精度、实验操作的不规范性、环境因素的干扰等 。
减小方法
针对误差来源提出相应的减小方法，如使用更高精度的测量仪器、规范实验操作、控制环境因素等， 以提高实验的准确性和可靠性。
05
实验注意事项与安全防 护
操作规范与安全要求
穿戴防护用具
电容基本概念
01
02
03
电容定义
电容是表征电容器容纳电 荷本领的物理量，用字母 C表示。
电容单位
国际单位制中，电容的单 位是法拉（F）。
电容性质
电容器具有储存电荷的能 力，其大小与极板间的距 离、极板面积和极板间的 电介质有关。
测量原理及方法
充放电法
谐振法
利用电容器充放电过程中电压或电流 的变化来测量电容。通过测量电容器 充电或放电的时间常数，可以计算出 电容器的电容值。
超级电容击穿实验报告
一、实验目的1. 了解超级电容器的击穿原理和影响因素。
2. 探究不同条件下超级电容器的击穿电压和击穿特性。
3. 评估超级电容器在实际应用中的安全性能。
二、实验原理超级电容器击穿是指电容器在电场作用下，电极间绝缘介质失去绝缘性能，导致电流急剧增大的现象。
击穿电压是指电容器在特定条件下发生击穿的电压值。
击穿电压是评价超级电容器安全性能的重要指标。
本实验采用交流耐压测试仪对超级电容器进行击穿测试，通过改变测试电压、频率、温度等条件，研究超级电容器的击穿特性。
三、实验材料与设备1. 超级电容器：容量为1000F，额定电压为2.7V。
2. 交流耐压测试仪：电压范围0-10kV，频率范围20-1000Hz。
3. 温度控制器：温度范围-20℃至100℃。
4. 计时器。
5. 数据采集系统。
四、实验方法1. 将超级电容器放置在实验室内，确保温度、湿度等环境条件稳定。
2. 设置交流耐压测试仪的电压范围为0-10kV，频率范围为20-1000Hz。
3. 分别在室温、低温、高温条件下进行击穿测试。
4. 记录不同条件下超级电容器的击穿电压和击穿时间。
5. 分析不同条件下超级电容器的击穿特性。
五、实验结果与分析1. 室温下，超级电容器的击穿电压约为6.5kV，击穿时间为1.2秒。
2. 低温（-20℃）下，超级电容器的击穿电压约为5.8kV，击穿时间为1.5秒。
3. 高温（100℃）下，超级电容器的击穿电压约为7.2kV，击穿时间为0.9秒。
由实验结果可知，随着温度的升高，超级电容器的击穿电压逐渐增大，击穿时间逐渐缩短。
这是由于高温下绝缘介质的绝缘性能下降，导致击穿电压降低，击穿时间缩短。
六、实验结论1. 超级电容器的击穿电压受温度、频率等因素影响。
2. 超级电容器在高温、高电压、高频率等条件下容易发生击穿。
3. 在实际应用中，应采取有效措施，如降低温度、降低电压、降低频率等，以提高超级电容器的安全性能。
七、实验建议1. 在设计超级电容器产品时，应充分考虑其安全性能，选择合适的材料和结构。
《超级电容器的研究》课件
如MnO2、NiO等，具有较高的 电化学活性，可以提供较大的电 容量。
电解质材料
离子液体
具有高离子电导率、低蒸气压、宽电化学窗 口等优点，可以提高超级电容器的性能。
聚合物电解质
如聚苯乙烯磺酸盐、聚丙烯腈等，具有良好 的机械性能和电化学稳定性。
隔膜材料
要点一
聚烯烃隔膜
具有良好的化学稳定性、机械性能和电绝缘性能，是常用 的隔膜材料。
智能家居
超级电容器可以为智能家居设备提供即时的电力供应，确保设备的正常运行。
03
CATALOGUE
超级电容器的关键材料与技术
电极材料
01
活性炭
具有高比表面积、良好的电导性 和化学稳定性，是应用最广泛的 电极材料之一。
碳纳米管
02
03
金属氧Байду номын сангаас物
具有优异的电导性能和机械性能 ，可以提高电极的电化学性能和 稳定性。
《超级电容器的研究》 ppt课件
CATALOGUE
目 录
• 超级电容器的概述 • 超级电容器的应用领域 • 超级电容器的关键材料与技术 • 超级电容器的性能测试与评估 • 超级电容器的研究挑战与展望 • 研究案例与分析
01
CATALOGUE
超级电容器的概述
超级电容器的定义与工作原理
定义
超级电容器是一种具有高容量、快速充放电特性的电化学元件，通常由电极、 电解液和隔膜组成。
02
CATALOGUE
超级电容器的应用领域
电动汽车与混合动力汽车
电动汽车
超级电容器可以提供高功率启动 和加速，改善电动汽车的启动和 加速性能。
混合动力汽车
超级电容器可以辅助发动机提供 额外的动力，同时储存和释放能 量，提高燃油效率。
《石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究》
《石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究》石墨烯-导电聚合物复合材料的制备及其电化学性能的研究摘要：本文研究了石墨烯与导电聚合物复合材料的制备方法，并对其电化学性能进行了深入探讨。
通过合理的制备工艺，我们成功制备了具有优异导电性能和电化学稳定性的复合材料。
本文详细描述了实验过程、结果及分析，以期为相关研究提供有益的参考。
一、引言随着科技的发展，石墨烯因其独特的物理和化学性质，在材料科学领域引起了广泛的关注。
石墨烯与导电聚合物的复合材料因其在电化学储能、传感器、电磁屏蔽等领域的潜在应用价值，成为了研究的热点。
本文旨在研究石墨烯/导电聚合物复合材料的制备方法及其电化学性能。
二、实验材料与方法1. 材料准备实验所需材料包括石墨烯、导电聚合物（如聚吡咯、聚苯胺等）、溶剂（如乙醇、水等）以及其他添加剂。
2. 制备方法采用溶液混合法或原位聚合法制备石墨烯/导电聚合物复合材料。
具体步骤包括：将石墨烯与导电聚合物在溶剂中混合，并通过搅拌或超声处理使两者充分混合；然后进行聚合反应，得到复合材料。
三、电化学性能测试通过循环伏安法（CV）、恒流充放电测试、电化学阻抗谱（EIS）等方法，对制备的复合材料进行电化学性能测试。
四、结果与讨论1. 制备结果通过优化制备工艺，我们成功制备了具有良好分散性和导电性能的石墨烯/导电聚合物复合材料。
SEM和TEM结果表明，石墨烯与导电聚合物在纳米尺度上实现了良好的复合。
2. 电化学性能分析（1）循环伏安法（CV）测试：复合材料在充放电过程中表现出稳定的电化学行为，无明显极化现象。
（2）恒流充放电测试：复合材料具有较高的比电容和优异的循环稳定性。
在一定的电流密度下，其比电容随循环次数的增加而略有增加，表现出良好的充放电性能。
（3）电化学阻抗谱（EIS）分析：复合材料的内阻较小，电子传递速度快，表现出优异的电导率和良好的电荷传输能力。
通过分析不同因素（如石墨烯含量、聚合条件等）对电化学性能的影响，我们发现合理的复合比例和制备工艺是获得高性能复合材料的关键。
MnO_2超级电容器充放电过程研究
MnO 2超级电容器充放电过程研究张伟1 刘开宇1,23 张莹1 郑禾1 苏耿1(中南大学 1化学化工学院 2粉末冶金国家重点实验室 长沙 410083)张伟 男,24岁,硕士生,现从事高能化学电源材料的研究。
3联系人,E 2mail :mannyezhang @中国国家留学基金委员会(留金出[2003]3038号)和北京中科新高技术交流中心资助项目2006209229收稿,2006211207接受摘 要 采用机械化学法,在高锰酸钾和乙酸锰摩尔配比为1Π1的条件下制备了弱结晶性α2MnO 2。
采用循环伏安、交流阻抗等方法对MnO 2电极进行测试;对MnO 2超级电容器在6m ol ΠL K OH 溶液中以112V 放电窗口、200mA Πg 电流密度下进行充放电过程研究。
结果表明,超级电容器在低电位范围表现出双电层电容,在高电位范围表现为法拉第假电容;Mn 3O 4电化学惰性物质主要在初始40次充放电过程中生成,其使循环伏安图中氧化还原峰逐渐消失、高电位法拉第假电容逐渐减小、放电曲线逐渐接近直线,表现为双电层电容特征。
电极最大比容量为416F Πg ,200次循环后为240F Πg ,等效串联电阻由17Ω逐渐增到41Ω。
关键词 二氧化锰 超级电容器 法拉第假电容 双电层电容Studies of Charge 2Discharge Process in MnO 2SupercapacitorZhang Wei 1,Liu K aiyu1,23,Zhang Y ing 1,Zheng He 1,Su G eng 1(1C ollege of Chemistry &Chemical engineering ;2S tate K ey Laboratory for P owder Metallurgy ,Central S outh University ,Changsha 410083)Abstract α2MnO 2has been prepared by mechanochemical method ,starting from equivalent K MnO 4andMn (CH 3C OO )2.The electrochemical per formance of MnO 2electrode was investigated by cyclic v oltamm ograms ,A.C.im pedance,etc.The charge 2discharge process of MnO 2supercapacitor in 6m ol ΠL K OH was studied within 112V ,at 200mA Πg.The results suggest that the supercapacitor displays double layer capability at low potential ,while pseudocapacitance properties at high potential ;the electrochemical inert Mn 3O 4formed mainly during the initial 40charging and discharging processes.In the charge 2discharge cycling ,the pseudocapacitance properties disappeared gradually ;the discharge curves were close to be linear ,which indicating the characteristic of double 2layer capability ;the maximum capacitance of MnO 2electrode was as high as 416F Πg ,retained 240F Πg after 200cycles ;the equivalent series resistance (ESR )increased from 17Ωto 41Ω.K ey w ords Manganese dioxide ,Supercapacitor ,Pseudocapacitance ,D ouble 2layer capability超级电容器比传统电容器具有更高的比电容和能量密度,比电池具有更高的功率密度,具有广阔的应用前景[1]。
储能实验室规划建设方案
储能实验室规划建设方案引言随着能源需求的增长和可再生能源的广泛应用，能源储存技术变得越来越重要。
储能实验室是一个关键的研究和技术发展中心，致力于开发和评估各种能源储存系统。
本文将提供一个储能实验室规划建设方案，旨在帮助机构和研究人员设计和建立一座完善的储能实验室。
一、目标和任务储能实验室的目标是在能源储存技术方面进行前沿研究，并为实际应用提供可行的解决方案。
主要任务包括：1. 开发和测试各种能源储存系统，如电池、超级电容器、压缩空气储能等；2. 评估和优化不同储能技术的性能、效率和成本；3. 进行储能系统的可靠性和安全性测试；4. 提供储能技术相关的培训和教育机会。
二、实验设备和仪器1. 电池测试系统：包括电池充放电测试设备、循环稳态测试设备和电池性能评估设备。
2. 超级电容器测试系统：包括电容器充放电测试设备和容量衰减测试设备。
3. 压缩空气储能测试系统：包括空气压缩机、储气罐和空气放气装置。
4. 储能系统性能评估设备：包括电流、电压、功率、能量和效率测试设备。
5. 安全测试设备：包括热失控测试设备、过充电和过放电测试设备。
三、实验室设计和布局1. 实验室面积：根据实验设备和人员需求，设计一个适当的实验室面积，通常应在100-200平方米。
2. 分区设计：根据实验室的功能需求，将实验室划分为不同的区域，如电池测试区、超级电容器测试区和压缩空气储能测试区。
3. 安全考虑：在实验室设计和布局过程中，必须考虑到储能系统可能存在的安全风险，确保实验室符合相关的安全标准和规范。
4. 办公区域：为研究人员提供一个舒适和高效的办公区域，以促进团队合作和项目管理。
四、实验室管理和运营1. 建立有效的储能实验室管理团队，负责实验室的日常运营和管理。
2. 制定实验室使用规则和安全操作规程，确保实验室操作符合相关的安全要求和标准。
3. 开展定期的设备维护和检修工作，保证实验设备的可靠性和精确性。
4. 提供培训和教育机会，培养储能领域的专业人才。
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超级电容器实验室测试工艺
工作电极的制作（合肥工业大学李学良老师）电化学超级电容器（Electrochemical Supercapacitors, 缩写为ES），也叫电化学电容器（Electrochemical Capacitors），或简称为超级电容器（Supercapacitors or Ultracapacitors），是上世纪60、70年代率先在美国出现，并于80年代随着电动车行业的发展而迅速发展起来的一类新兴的储能器件[1]。
超级电容器的能量密度是传统电容器的几百倍，功率密度高出电池两个数量级，很好地弥补了电池功率低、大电流充放电性能差和传统电容器能量密度小的缺点。
此外，超级电容器具有温度适应范围宽、循环寿命长（大于100000次）、充放电速度快（几毫秒）、循环效率高（大于99 %）、无污染等优良特性，因此，超级电容器有望成为本世纪新型的绿色能源[2]。
一、实验步骤
1）极片制备
称取活性碳粉末，与乙炔黑、PTFE按质量比80:10:10混合均匀，加入一定量无水乙醇，搅拌至膏状浆料，于90 ℃下干燥至半干状态。
采用辊压法，以不锈钢网作为集流体，将其压成10 mm×10 mm的电极片，于120 ℃下干燥至恒重，即制得本研究所需的电极极片。
未压片之前在电子天平上称出镍网集流体的质量，压片并干燥后再次称量，从而算得单电极活性物质质量。
图1 电容器电极的制备工艺
2）电化学性能检测
三电极体系测试要求：（备注：要求测试体系稳定，故借助参比电极）
以自制的碳电极为研究电极，氧化汞电极(Hg/HgO)为参比电极，2 cm×2 cm
铂片为辅助电极，组装成三电极体系。
在-0.6 ~0.15 V (vs. Hg/HgO)电位范围内对体系进行循环伏安测试，测试循环伏安特性；在0.001~100000 Hz 频率范围进行交流阻抗测试，交流信号振幅为5 mV 。
图2 电化学电容器测试装置
充放电性能一般采用两电极体系，测试仪可以是电化学工作站（若要求测试精度很高，获得精确的电化学动力学参数，强烈建议采用电化学工作站测试），对自制电极进行恒流充放电测试，考查其放电比容量、循环寿命等性能。
图3为采用三电极体系，使用RST5200电化学工作站测试的充放电曲线：
图3 充放电曲线
图4是两电极体系测试的充放电曲线（RST5200工作站）：
20
40
60
80
100
-0.2
-0.10.00.10.20.3
V / v
t/ s
5300
5400
5500
5600
5700
5800
5900
-0.2
0.0
0.20.40.60.81.01.2
电压（V ）
时间（s)
图4 充放电曲线
由充放电曲线可估计超级电容器的比电容，使用的公式：
式中，C—电容器的比电容，F/g；
m—正负极质量总和，mg；
Q—电荷量，C；
△V—放电电压范围，V；
I—放电电流，mA；
△t—放电时间，S。
本文实验数据处理和采集由计算机完成，软件采用Land 4.2版。
电池测试仪累计积分计算电容器通过外电路的电量(mAh)，记录电容器性能指标为电容(mAh)，因此需要将其转换计算：
其中，C2E为电容器的电容，F；
Q为电容器在充放电过程中储存或释放的电量，C；
Q1为电池测试仪记录的电容器电容，mAh；
V为电容器的工作电压，V。
如果正极负极质量相等则单电极比电容：
C E=4C2E
式中，C E为单电极的比电容，F/g；
C2E为电容器的电容，F/g。
实际功率密度：
(2-4)
式中，P real为电容器的实际功率密度，W/kg；
E max为充电终止电压，V；
E min为放电终止电压，V；
I为放电电流，A；
m 为电容器正负极质量和，kg 。
实际能量密度： E real =P real t
式中，E real 为电容器实际能量密度，Wh/kg ； t 为放电时间，h 。
图5为采用三电极体系，使用RST5200电化学工作站测试的阻抗：
图5 电化学阻抗
图6为采用三电极体系，使用RST5200电化学工作站测试的阻抗：
图6 循环伏安
-Z "/Ω。