超级电容器及其在储能系统中的应用

本书重点分析了超级电容器及其在储能系统中的应用。全书共分为7章，第1章介绍了超级电容器的研究背景、分类和应用前景。第2章为电极材料的制备和性能研究，主要介绍了稀释法和模板法。第3章为电解质结构与材料，主要包括电解液概述、水电解质、有机电解质、离子液体和固态聚合物电解质。第4章为超级电容器结构设计及其储能特性研究，主要包括堆叠式超级电容器、卷绕式超级电容器和混合型超级电容器。第5章为超级电容器的热行为研究，主要包括堆叠式超级电容器的热行为研究、卷绕式超级电容器的热行为研究和混合型超级电容器的热行为研究。第6章为超级电容器测试系统的研究，主要包括恒流测试和恒压测试。第7章为超级电容器的健康管理。

前言
第1章概述
1.1超级电容器的研究背景
1.2超级电容器的分类
1.3超级电容器的应用前景
第2章电极材料的制备和性能研究
2.1引言
2.2稀释法制备氢氧化镍
2.2.1氢氧化镍的制备
2.2.2电极制备和性能测试
2.2.3实验结果与讨论
2.3稀释法制备氧化镍
2.3.1氧化镍的制备
2.3.2电极制备和性能测试
2.3.3实验结果与讨论
2.4模板法制备有序介孔炭
2.4.1有序介孔炭的制备
2.4.2电极制备和性能测试
2.4.3实验结果与讨论
第3章电解质结构与材料
3.1引言
3.2电解液概述
3.3水电解质
3.4有机电解质
3.5离子液体
3.6固态聚合物电解质
第4章超级电容器结构设计及其储能特性研究
4.1引言
4.2堆叠式超级电容器
4.2.1堆叠式超级电容器设计
4.2.2堆叠式超级电容器储能特性研究
4.3卷绕式超级电容器
4.3.1卷绕式超级电容器设计
4.3.2卷绕式超级电容器储能特性研究
4.4混合型超级电容器
4.4.1混合型超级电容器的结构确定
4.4.2混合型超级电容器性能测试
第5章超级电容器的热行为研究
5.1引言
5.2堆叠式超级电容器的热行为研究
5.2.1堆叠式超级电容器有限元建模
5.2.2堆叠式超级电容器热行为分析
5.2.3堆叠式超级电容器热行为研究的结果与讨论
5.3卷绕式超级电容器的热行为研究
5.3.1卷绕式超级电容器有限元建模
5.3.2卷绕式超级电容器热行为分析
5.3.3卷绕式超级电容器热行为研究的结果与讨论
5.4混合型超级电容器的热行为研究
5.4.1传热模型
5.4.2传热分析与讨论
第6章超级电容器测试系统的研究
6.1引言
6.2测试系统总体设计
6.3测试系统硬件设计
6.3.1控制芯片的选择
6.3.2IGBT和继电器驱动电路
6.3.3采样电路设计
6.3.4通信模块设计
6.3.5数据存储模块设计
6.3.6抗干扰设计
6.4测试系统软件设计
6.5实验测试与结果
6.5.1软件测试
6.5.2硬件测试
6.5.3超级电容器恒流充放电实验验证
6.6串联超级电容器组电压均衡系统的研究
6.6.1电压均衡系统的总体设计
6.6.2电压均衡主电路设计
6.6.3算法设计
6.6.4电压均衡系统的硬件设计
6.6.5电压采集及信号调理电路
6.6.6模拟开关电路
6.6.7PIC单片机及A/D转换
6.68MOSFET驱动电路
6.7电压均衡系统的软件设计
6.8实验测试与结果分析
6.8.1测试实例1
6.8.2测试实例2
第7章超级电容器的健康管理
7.1SOH相关概念及理解
7.2基于模型的预测方法
7.2.1等效电路模型
7.2.2退化机理模型
7.2.3应用实例
7.2.4其他预测方法
参考文献

超级电容器又称电化学电容器，是非常理想的能源存储设备，因其具有功率密度高、循环寿命长和使用温度范围宽等显著优势，已成为化学电源产业内新的亮点。作为一种大功率储能元件，超级电容器在轨道交通、现代通信、航空航天、国防等领域具有广泛的应用前景，全球需求量迅速增长。
超级电容器是从20世纪七八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。超级电容器作为一种具有应用前景的新型储能装置，在国外已有相当多的公司或机构在从事这方面的研究与创新，有部分公司还实现了产品的商业化。目前，日本、美国、俄罗斯等在这方面处于领先地位，几乎占据了整个超级电容器市场。美、日、韩及欧洲等对超级电容器的应用进行了卓有成效的研究。这些国家和地区的超级电容器产品在质量、功率、价格等方面各有自己的特点和优势。另外，澳大利亚、印度以及欧洲的许多国家也在超级电容器的研发和产业化方面开展了大量的工作。
我国超级电容器的研究起步于20世纪80年代，目前国内对使用各种活性炭作为电极材料的超级电容器已经进行了一定的研究，并且有了商业应用。目前从发展状况来看，我国非常重视超级电容器的发展，在国家高技术研究发展计划（863计划）中的电动汽车重大专项，把超级电容器作为一个重点项目进行研究开发。超级电容器在我国经历了从无到有、从小到大的发展过程，本书对超级电容器及其在储能系统中的应用进行一次全面的归纳和系统的总结。
本书重点分析了超级电容器及其在储能系统中的应用。全书共分为7章，第1章为超级电容器的研究背景、分类和应用前景。第2章为电极材料的制备和性能研究，主要包括稀释法和模板法。第3章为电解质结构与材料，主要包括电解液概述、水电解质、有机电解质、离子液体和固态聚合物电解质。第4章为超级电容器结构设计及其储能特性研究，主要包括堆叠式超级电容器、卷绕式超级电容器和混合型超级电容器。第5章为超级电容器的热行为研究，主要包括堆叠式超级电容器的热行为研究、卷绕式超级电容器的热行为研究和混合型超级电容器的热行为研究。第6章为超级电容器测试系统的研究，主要包括恒流测试和恒压测试。第7章为超级电容器的健康管理。
编者在此对书末所列参考文献的作者表示衷心感谢。
编者殷切希望使用本书的教师、同学和专业技术人员，对本书的内容、结构及疏漏、错误之处给予批评指正。