基于活性炭纤维电极的大型超级电容器研制与电源系统集成.docVIP

 n 基于活性炭纤维电极的大型超级电容器研 制与电源系统集成# 王晓峰，尤政* 5 10 （清华大学精密仪器系,北京 100084） 摘要：超级电容器既具有电池的高能量贮存特性又具有电容器的超大功率放电特性，具有 10 万次以上的循环寿命而不需要任何维护和保养，在极端恶劣的环境中可长期正常工作， 是一种介于蓄电池和电解电容器二者之间的新型绿色能源。本文详细介绍了一种基于磷酸氢 二铵浸渍剂的纳米孔径结构活性炭纤维电极材料制备方法，基于铝复合活性炭纤维电极组装 的大型全密封结构超级电容器储能密度达到 3.85Wh/kg，,峰值放电功率达到 3.15kW/kg，具 有良好的高低温适应能力，在此基础上本文实现了多单体串并联大功率电源系统的集成。 关键词：精密仪器及机械，超级电容器，活性炭纤维，大功率电源系统集成 中图分类号：TH7 15 Studies on activated carbon fibers electrodes based supercapacitor and power system intergration WANG Xiaofeng1, YOU Zheng2 (1. Department of Precision Instrument and Mechanics,Tsinghua University,beijing 100084; 20 25 2. Department of Precision Instrument and Mechanics,Tsinghua University,beijing 100084) Abstract: A new class of reversible electrochemical energy storage systems have been developed that use the capacitance associated with charging and discharging of the electrical double layer at the electrode–electrolyte interface and are hence called electrical double-layer capacitors. In this work, activated carbon fibers were prepared from rayon fiber through oxidation, carbonization and activation. And the effect of morphology on energy storage capacity was preliminary investigated. A new type of supercapacitor was constructed and tested where an insulator separates two activated carbon fibers electrodes. The test results demonstrate that the supercapacitors intergrated is suitable for large power output. 30  Key words: Precision Instruments and Mechanics ；supercapacitor;  activated carbon fibers; power system intergration 0 引言 电化学超级电容器是一种新型储能装置，集高能量密度、高功率密度、长寿命等特性于 35 40 一身，此外它还具有免维护、高可靠性等优点，是一种兼备电容和电池特性的新型电子元件 [1,2] 在法拉第准电容[5,6]基础上的超级电容器。碳材料的性质是决定双层电容器性能的决定因素 [7] 比表面积碳电极材料如碳纤维、碳纳米管等作为研制高性能超级电容器的关键材料之一直受 到密切关注。1962 年 W. F. Abbott 研制成功粘胶基活性碳纤维。上世纪 70 年代初，日本东 洋纺织公司率先推出了以粘胶纤维为原料的活性碳纤维。此后东邦人造丝的聚丙烯腈系活性 基金项目：高等学校博士点专项科研基金（200800030007） 作者简介：王晓峰(1974-),男,副研究员,主要从事微纳米能源研究. E-mail: xfw@tsinghua.edu.cn -1-  n 碳纤维开始投产。1980 年日本可乐丽化学公司开始生产和销售酚醛系的活性碳纤维。1989 年日本 Adoll 公司开始生产沥青系列的活性碳纤维。目前，国外已经