隔膜对双电层电容器和混合型电池-超级电容器的电化学性能的影响（英文） 被引量：13

1

作者 孙现众 张熊 +1 位作者 黄博 马衍伟 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第3期485-491,共7页

隔膜是双电层电容器和混合型电池-超级电容器等电化学储能器件的重要组成元件.本文采用1 mol?L-1四乙基四氟硼酸铵的丙烯碳酸酯电解液制备了基于活性炭的扣式双电层电容器,并采用1 mol?L-1六氟磷酸锂锂离子电解液制备了(LiNi0.5Co0.2Mn0... 隔膜是双电层电容器和混合型电池-超级电容器等电化学储能器件的重要组成元件.本文采用1 mol?L-1四乙基四氟硼酸铵的丙烯碳酸酯电解液制备了基于活性炭的扣式双电层电容器,并采用1 mol?L-1六氟磷酸锂锂离子电解液制备了(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2+活性炭)/石墨体系的混合型电池-超级电容器.研究了不同类型隔膜的物理化学性能,以及其对双电层电容器和混合型电池-超级电容器的电化学性能的影响.四种隔膜分别是无纺布聚丙烯毡、多孔聚丙烯薄膜、Al2O3涂层的聚丙烯薄膜和纤维素纸隔膜.进行了表面形貌、差示扫描量热、电解液吸液量和表观接触角测试表征.电化学测试表明,采用纤维素隔膜的双电层电容器具有最高的比电容和更优的倍率性能,电容器的自放电性能差别不大.而对于混合型电池-超级电容器,采用聚丙烯薄膜和无纺布聚丙烯毡隔膜器件的比容量比其它器件约高20%,且采用纤维素隔膜的器件自放电率最高. 展开更多

关键词 双电层电容器 混合型电池-超级电容器 吸液量 表观接触角 自放电

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电池-超级电容器混合储能系统研究进展 被引量：40

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作者 乔亮波 张晓虎 +2 位作者 孙现众 张熊 马衍伟 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期98-106,共9页

储能是解决可再生能源大规模发电并网、推动新能源汽车发展、实现“碳达峰”“碳中和”中长期目标的关键支撑技术。能量型储能器件与功率型储能器件组成的混合储能系统是能量管理和功率管理的高效系统,充分发挥了能量型储能的持久性和... 储能是解决可再生能源大规模发电并网、推动新能源汽车发展、实现“碳达峰”“碳中和”中长期目标的关键支撑技术。能量型储能器件与功率型储能器件组成的混合储能系统是能量管理和功率管理的高效系统,充分发挥了能量型储能的持久性和功率型储能的快速性,大幅提升了储能系统的综合性能和经济性。本文概述了能量型和功率型电化学储能技术及特点,总结了各类电池-超级电容器混合储能系统,分析了混合储能系统在电网储能、新能源汽车、轨道交通等领域的应用。详细分析了电池-超级电容器混合储能系统关键技术,包括混合储能系统控制和能量管理,总结了近期较为常见的混合储能系统使用的控制方法;混合储能系统的参数匹配和技术经济性进行分析;介绍了混合储能系统拓扑结构分类,并讨论各种拓扑结构的优缺点。此外,还对电池-超级电容器混合储能系统和单一储能系统进行了仿真对比,验证了混合储能系统相较于单一储能系统的优越性。最后,对电池-超级电容器混合储能系统进行了总结和展望。 展开更多

关键词 能量型储能 功率型储能 混合储能系统 电池-超级电容器

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局部阴影条件下太阳能电池-超级电容器件的充放电控制方法 被引量：12

3

作者 张宁 杨洪明 +1 位作者 徐岩 王懂 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期72-79,共8页

局部阴影条件下,传统光伏阵列中被遮挡光伏组件和未遮挡光伏组件的功率输出特性不一致,导致光伏阵列的功率输出曲线存在多峰值。为此,利用太阳能电池-超级电容器件(Solar cell-supercapacitor device, SCSD)的发电-储能双重功能,构建了... 局部阴影条件下,传统光伏阵列中被遮挡光伏组件和未遮挡光伏组件的功率输出特性不一致,导致光伏阵列的功率输出曲线存在多峰值。为此,利用太阳能电池-超级电容器件(Solar cell-supercapacitor device, SCSD)的发电-储能双重功能,构建了以SCSD为基本单元的光伏阵列,并对正常光照和局部阴影下SCSD的数学模型及工作特性进行了分析。在此基础上,提出了一种基于开关网络的充放电控制方法。局部阴影下利用开关网络变换不仅能对SCSD进行独立控制,实现SCSD内部的超级电容对本身光伏功率缺额进行补偿,而且能控制多个SCSD的超级电容相互配合,共同补偿光伏功率缺额。最后基于Matlab仿真,验证了该方法不仅能有效避免储能电池组不均衡问题,而且能在局部阴影下使光伏阵列输出功率曲线恢复单峰值,最大限度地降低局部阴影下的光伏功率波动。 展开更多

关键词 太阳能电池-超级电容器件 局部阴影 功率多峰值 充放电策略 功率补偿

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局部阴影遮挡下太阳能电池-超级电容器件阵列建模及其缺失电流协同补偿方法 被引量：8

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作者 杨洪明 陈博文 +2 位作者 王懂 尹邦哲 周任军 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期15-21,共7页

在局部阴影条件下,太阳能电池-超级电容器件(SCSD)阵列中被遮挡器件与未被遮挡器件的功率输出特性不一致,导致SCSD阵列输出功率曲线存在多峰值,需要建立局部阴影遮挡下SCSD阵列的数学模型,并解决局部阴影导致的功率多峰值问题。为此,建... 在局部阴影条件下,太阳能电池-超级电容器件(SCSD)阵列中被遮挡器件与未被遮挡器件的功率输出特性不一致,导致SCSD阵列输出功率曲线存在多峰值,需要建立局部阴影遮挡下SCSD阵列的数学模型,并解决局部阴影导致的功率多峰值问题。为此,建立了正常均匀光照、局部轻度阴影遮挡、局部重度阴影遮挡下SCSD阵列的数学模型,详细刻画了不同阴影遮挡条件下SCSD阵列的输出特性;在此基础上,提出了控制SCSD阵列中超级电容充放电以补偿阴影遮挡器件缺失电流的方法。MATLAB仿真和实验室实验结果表明:通过分段函数形式能准确描述局部阴影遮挡下SCSD阵列的数学模型;所提超级电容电流补偿方法不但能使局部阴影遮挡下SCSD阵列的输出功率恢复单峰值,而且有效提高了局部阴影遮挡下SCSD阵列的总输出功率。 展开更多

关键词 太阳能电池-超级电容器件 局部阴影遮挡 功率多峰值 缺失电流 充放电补偿

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局部阴影条件下太阳能电池-超级电容串联阵列电流补偿方法 被引量：6

5

作者 杨洪明 王颖杰 +2 位作者 陈博文 王懂 尹邦哲 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期22-31,共10页

为解决局部阴影遮挡导致太阳能电池阵列无法完全工作在最大功率点的问题,本文构造以太阳能电池-超级电容为基本单元的串联阵列,提出局部阴影条件下太阳能电池-超级电容串联阵列电流补偿方法。通过太阳能电池-超级电容充电/放电控制对太... 为解决局部阴影遮挡导致太阳能电池阵列无法完全工作在最大功率点的问题,本文构造以太阳能电池-超级电容为基本单元的串联阵列,提出局部阴影条件下太阳能电池-超级电容串联阵列电流补偿方法。通过太阳能电池-超级电容充电/放电控制对太阳能电池的输出电流进行补偿,实现局部阴影条件下串联阵列不同输出电流的太阳能电池输出特性匹配,使阵列输出功率达到最大。仿真结果表明,所提局部阴影下太阳能电池-超级电容阵列电流补偿方法能够使阵列中的每个太阳能电池工作在最大功率点,实现了太阳能电池与超级电容“发电-储能”一体化协调控制。 展开更多

关键词 太阳能电池-超级电容器件 局部阴影 串联阵列 电流补偿 功率多峰值

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基于钛酸锂负极和聚三苯胺正极的电池电容体系 被引量：3

6

作者 苏秀丽 董晓丽 +2 位作者 刘瑶 王永刚 余爱水 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期324-331,共8页

由于高安全、高功率和超长循环寿命等优点,钛酸锂负极材料近年来得到了广泛关注,基于钛酸锂负极的高性能超级电池电容器和锂离子电池也成为近年来的研究热点.本文采用化学氧化法制备了有机物正极材料聚三苯胺,并通过经典的电化学测试方... 由于高安全、高功率和超长循环寿命等优点,钛酸锂负极材料近年来得到了广泛关注,基于钛酸锂负极的高性能超级电池电容器和锂离子电池也成为近年来的研究热点.本文采用化学氧化法制备了有机物正极材料聚三苯胺,并通过经典的电化学测试方法研究了其储能机理及相应的电极动力学过程.研究结果表明,该有机物正极的储能机制主要是基于阴离子的吸脱附反应,并表现出85 m A·g-1的可逆容量,且其动力学过程不受扩散控制,属于典型的赝电容行为.将该正极与钛酸锂负极结合构成了新型的电池电容体系,并对其电化学性能进行了研究,结果表明该体系具有高功率特性,且能量密度高于传统的混合型超级电容器.此外,本文还对该有机物正极的不足和实际应用中所面临的挑战做了初步分析. 展开更多

关键词 聚三苯胺 钛酸锂 混合型超级电容器 锂离子电池

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应用于混合储能的组合级联式多端口变流器拓扑结构研究 被引量：11

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作者 田明杰 吴俊勇 +4 位作者 熊飞 艾洪克 郝亮亮 张巨瑞 张皎 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2014年第22期81-89,共9页

针对光伏等可再生能源发电的间歇性和功率波动问题,提出一种新型的用于混合储能的组合级联式隔离型多端口变流器拓扑结构及其控制策略。该装置由蓄电池组、超级电容器组、多端口隔离半桥DC/DC变换器和级联式H桥DC/AC变换器组合而成。首... 针对光伏等可再生能源发电的间歇性和功率波动问题,提出一种新型的用于混合储能的组合级联式隔离型多端口变流器拓扑结构及其控制策略。该装置由蓄电池组、超级电容器组、多端口隔离半桥DC/DC变换器和级联式H桥DC/AC变换器组合而成。首先对该拓扑的工作原理进行了分析;然后结合相应的控制策略,通过滑动平均滤波算法将外界给定目标功率指令在各储能单元之间进行合理分配,并在PLECS上搭建了基于该装置的光伏电站并网模型进行仿真;最后,结合仿真结果和实际工程案例对该装置可带来的经济效益进行了定量分析。结果表明,所提出的混合储能拓扑结构可有效结合超级电容器功率密度高、响应速度快,和蓄电池能量密度高、适用于平抑长周期缓慢功率波动的特点,提高了间歇式电源并网运行的电能质量和可调度性,同时避免了蓄电池频繁充放电,显著延长了电池使用寿命。该装置可用于基于蓄电池-超级电容器混合储能(BSHES)的大功率储能电站,实现平滑可再生能源发电输出功率波动和微电网中的调频调压功能,模块集成度高,可实现模块化生产,具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 光伏电站 混合储能 多端口变流器 锂电池-超级电容器混合储能(BSHES) 大功率储能电站 经济效益分析 BATTERY and super-capacitor hybrid energy STORAGE (BSHES)

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石墨烯在化学储能中的研究进展 被引量：13

8

作者 黄澍 王玮 +2 位作者 王康丽 蒋凯 程时杰 《储能科学与技术》 CAS 2014年第2期85-95,共11页

石墨烯独特的二维空间结构使其具有优异的导电性能、力学性能以及超大的比表面积,被认为是颇具潜力的新型储能材料,是目前储能研究的热点之一。本文综述了石墨烯在储氢、超级电容器、锂离子电池、锂硫电池以及锂-空气电池等化学储能领... 石墨烯独特的二维空间结构使其具有优异的导电性能、力学性能以及超大的比表面积,被认为是颇具潜力的新型储能材料,是目前储能研究的热点之一。本文综述了石墨烯在储氢、超级电容器、锂离子电池、锂硫电池以及锂-空气电池等化学储能领域中的应用,探讨了不同制备方法对其性能的影响。石墨烯以其特殊的空间结构而成为极具前景的储氢材料,同时与其它材料复合后形成三维导电网络结构而提高电极材料的电化学性能,还可以缓冲电极材料在循环过程中的体积变化,有效提升储能材料的循环寿命。通过优化复合材料的微观结构,将进一步提高其电化学性能。本文最后就石墨烯在储能应用中的关键问题进行了简要分析。 展开更多

关键词 石墨烯 化学储能 储氢 超级电容器 锂离子电池 锂硫电池 锂-空气电池

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石墨炔在电化学储能器件中的应用 被引量：15

9

作者 神祥艳 何建江 +1 位作者 王宁 黄长水 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1029-1047,共19页

当今社会,电化学储能器件在人类的社会活动中变得越来越重要。电极材料作为电化学储能器件的核心部分,一直是人们研究的焦点。石墨炔是一种新型的二维平面结构的全碳材料,它宽的层间距、大的比表面积、独特的三维孔隙结构和好的导电性... 当今社会,电化学储能器件在人类的社会活动中变得越来越重要。电极材料作为电化学储能器件的核心部分,一直是人们研究的焦点。石墨炔是一种新型的二维平面结构的全碳材料,它宽的层间距、大的比表面积、独特的三维孔隙结构和好的导电性使其在能源存储器件电极材料应用中具有巨大的潜力。基于石墨炔温和的制备方法与独特的结构特征,本文详细介绍了近年来石墨炔在储能方面的理论分析和实验进展。通过研究锂/钠在单层、多层石墨炔上的迁移率和存储,理论分析石墨炔基电池具有很好的储锂储钠性能。实验方面,石墨炔作为电极材料在储钠储锂方面的容量与理论值相近。此外石墨炔作为电极材料成功应用于超级电容器和金属-硫电池,并表现出了优异的容量存储性能。石墨炔纳米形貌的调控、石墨炔的热处理,以及异原子的掺杂等均可以有效地提高石墨炔在这些储能器件中的性能。 展开更多

关键词 石墨炔 电化学储能器件 储锂 储钠 金属-硫电池 超级电容器

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CVD法制备三维石墨烯的电化学储能性能 被引量：1

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作者 夏永康 顾明远 +2 位作者 杨红官 于馨智 鲁兵安 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期89-103,共15页

三维石墨烯是由二维石墨烯构成的三维网络结构,多孔的网络结构赋予了三维石墨烯超大的比表面积、超高的机械强度以及优异的电子传输通道.因其优异的性能,三维石墨烯及其复合材料已经广泛地应用于能源、化学和生物等研究领域.在三维石墨... 三维石墨烯是由二维石墨烯构成的三维网络结构,多孔的网络结构赋予了三维石墨烯超大的比表面积、超高的机械强度以及优异的电子传输通道.因其优异的性能,三维石墨烯及其复合材料已经广泛地应用于能源、化学和生物等研究领域.在三维石墨烯的合成方法中,化学气相沉积法由于制备的三维石墨烯具有高纯度、良好结晶性和优异的机械性能而备受推崇.本文结合当前研究热点,综述了化学气相沉积法制备三维石墨烯及其复合材料在电化学储能领域(铝电池、锂离子电池、锂-硫电池、钠离子电池、金属-空气电池、超级电容器)中的应用,并简要评述当前化学气相沉积法制备三维石墨烯在应用中所面临的挑战及发展前景. 展开更多

关键词 三维石墨烯 铝电池 锂离子电池 锂-硫电池 钠离子电池 金属-空气电池 超级电容器

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石墨炔在电化学储能器件中的应用研究 被引量：1

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作者 赵金良 黄成德 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期8045-8053,共9页

石墨炔作为一种新型二维碳材料,具有π共轭单元、sp^(2)和sp杂化的碳原子和可调节的孔结构,结构稳定,导电性好,可塑性强。简要介绍了不同类型的石墨炔及其结构,阐述了石墨炔及其衍生物的合成策略,重点综述了石墨炔及石墨炔衍生物在能源... 石墨炔作为一种新型二维碳材料,具有π共轭单元、sp^(2)和sp杂化的碳原子和可调节的孔结构,结构稳定,导电性好,可塑性强。简要介绍了不同类型的石墨炔及其结构,阐述了石墨炔及其衍生物的合成策略,重点综述了石墨炔及石墨炔衍生物在能源领域的研究内容和成果,介绍了石墨炔及其衍生物在锂离子电池、氢-氧燃料电池、钠离子电池、超级电容器和其它一些电化学储能器件及材料上的研究成果。综合分析表明,石墨炔在电化学储能器件方面具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 石墨炔 石墨二炔 锂离子电池 氢-氧燃料电池 超级电容器

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