动力型双电层电容器——原理、制造及应用

本书是作者十多年来在超级电容器研究、应用领域部分工作的成果总结。全书系统全面地介绍了动力型双电层电容器的原理、原材料、制造工艺、测试评价、系统集成等方面内容，对如何改进电极材料、电解液、隔膜、集流体以及整个储能系统进行了详尽阐述，并对动力型双电层电容器的市场应用以及未来超级电容器的发展方向进行了预测。书中给出了许多具有代表性的实际案例，以期更好地解决实际应用问题。
本书可供材料、化学、新能源等领域从事研究、制造与应用工作的科学技术人员参考，也可供高等院校相关专业的师生阅读。

序言
前言
第1章 电化学电容器原理 1
1.1 电化学储能原理和应用 1
1.1.1 电化学定义及研究内容 1
1.1.2 电化学发展简史 1
1.1.3 电化学储能的原理 3
1.1.4 电化学储能的应用 6
1.2 电容器的基础知识 7
1.2.1 电容器的发展史 7
1.2.2 不同种类的电容器 10
1.2.3 不同种类电容器的区别 12
1.3 电化学电容器 18
1.3.1 电化学电容器的发展史 18
1.3.2 电化学电容器的结构和工作机制 21
1.3.3 电化学电容器的分类 28
1.3.4 电化学电容器的产业现状 31
1.3.5 电化学电容器与其他储能器件的鉴别 34
参考文献 36
第2章 动力型双电层电容器用原材料及特性 40
2.1 双电层电容器用炭电极材料 40
2.1.1 活性炭 40
2.1.2 介孔炭 49
2.1.3 炭气凝胶 50
2.1.4 碳纳米管 52
2.1.5 石墨烯 54
2.1.6 各种超级电容器炭材料的对比 56
2.2 双电层电容器用电解液 56
2.2.1 水溶液系 57
2.2.2 有机电解液系 60
2.2.3 离子液体 67
2.2.4 电解液的制备与检测方法 67
2.2.5 电解液发展方向 69
2.3 双电层电容器用隔膜 70
2.4 双电层电容器用集流体 74
2.5 双电层电容器用黏结剂 78
参考文献 83
第3章 动力型双电层电容器的制造工艺及评价测试方法 92
3.1 动力型双电层电容器的制造工艺技术概述 92
3.2 动力型双电层电容器的工艺制备流程 93
3.3 动力型双电层电容器的电极制备 95
3.3.1 湿法电极制备工艺 95
3.3.2 干法电极制备工艺 98
3.4 动力型双电层电容器单体组装工艺 100
3.4.1 圆柱型单体 100
3.4.2 方型单体 102
3.5 关键工艺技术研究 104
3.5.1 电极平衡技术研究 104
3.5.2 电解液注入量的影响 105
3.5.3 漏电流工艺控制 106
3.5.4 单体安全性结构研究 107
3.6 水分与湿度管理 111
3.6.1 水分的影响 111
3.6.2 干燥除水 112
3.6.3 干燥房与手套箱 113
3.7 动力型双电层电容器的特性评价及测试方法 114
3.7.1 电压特性 114
3.7.2 电容量 116
3.7.3 内阻 120
3.7.4 额定电流与短路电流 121
3.7.5 能量密度与功率密度 122
3.7.6 自放电 123
3.7.7 长期使用寿命 125
3.7.8 工作温度 127
3.7.9 存储性能 128
参考文献 129
第4章 双电层电容器系统集成技术 132
4.1 双电层电容器建模 132
4.1.1 理想的等效电路模型 132
4.1.2 一阶RC 串联的电路模型 132
4.1.3 改进的串联RC 电路模型 133
4.1.4 多分支模型 133
4.2 双电层电容器系统 134
4.2.1 串联组态 134
4.2.2 并联组态 135
4.2.3 先串后并组态 135
4.2.4 先并后串组态 136
4.2.5 混合串并联使用 138
4.2.6 电容器与电池混合组态 138
4.3 双电层电容器系统的电压控制 140
4.3.1 电容器间电压不平衡的原因 140
4.3.2 电压均衡控制技术 141
4.3.3 耗能型均衡方案 141
4.3.4 节能型均衡方案 142
4.4 双电层电容器系统的热管理 147
4.4.1 双电层电容器的温度影响因素 147
4.4.2 双电层电容器的热管理 148
4.5 双电层电容器的管理系统 149
4.6 双电层电容器的失效实验 150
4.6.1 过压 150
4.6.2 过流 152
4.6.3 断路 153
4.6.4 短路 155
参考文献 156
第5章 双电层电容器的市场应用 157
5.1 主要生产商 157
5.1.1 国外超级电容器主要生产商 157
5.1.2 国内超级电容器主要生产商 159
5.2 在可再生能源领域的应用 161
5.2.1 在风力发电方面的应用 161
5.2.2 在光伏发电方面的应用 162
5.3 在工业领域的应用 164
5.3.1 在起重机等设备方面的应用 164
5.3.2 在石油机械方面的应用 165
5.3.3 在动力UPS 方面的应用 166
5.3.4 在微电网储能方面的应用 167
5.4 在交通领域的应用 168
5.4.1 在再生制动系统方面的应用 168
5.4.2 在城轨车辆动力电源方面的应用 171
5.4.3 在车辆低温启动等方面的应用 173
5.4.4 在其他特殊车辆方面的应用 173
5.5 行业发展展望 175
5.5.1 双电层电容器发展趋势 175
5.5.2 双电层电容器市场分布趋势 175
5.5.3 双电层电容器在新能源汽车领域的应用趋势 175
5.5.4 市场规模发展预测 175
参考文献 177
第6章 超级电容器发展中的新体系 180
6.1 提高超级电容器能量密度的思路 180
6.2 双电层电容器发展中的新体系：石墨烯超级电容器 181
6.2.1 石墨烯导电与储能添加剂超级电容器 181
6.2.2 石墨烯超级电容器 183
6.2.3 石墨烯基复合超级电容器技术 190
6.3 双电层电容器与锂离子电池复合的新体系 192
6.3.1 锂离子电容器体系 193
6.3.2 Li4Ti5O12/AC 体系混合电容器 201
6.3.3 Li4Ti5O12+AC/LiMn2O4+AC 体系电池电容 207
6.3.4 石墨类/磷酸盐系+AC 体系电池电容 217
6.3.5 三元材料体系电池电容 224
6.3.6 混合超级电容器的应用 231
参考文献 232
第7章 国内外双电层电容器相关标准 245
7.1 国外有关双电层电容器的标准 245
7.2 国内有关双电层电容器的标准 247
7.3 标准的发展 250
参考文献 251