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本發(fā)明公開了一種重復(fù)頻率脈沖下的金屬化膜電容器的壽命測 試系統(tǒng)及方法。該系統(tǒng)包括充電電源和脈沖放電回路；其中，充電電 源包括充電模塊、防反模塊和檢測控制模塊；充電模塊中，三相交流 電通過前級三相不控整流電路輸出直流電壓，并經(jīng)過全橋逆變電路逆 變?yōu)榻涣麟妷?，然后通過高頻變壓器升壓，再經(jīng)過單相全橋整流電路 將交流電壓整流為直流電壓輸出。通過在充電模塊中引入高頻變壓器， 使得金屬化膜脈沖電容器的充放電能獲得較高的重復(fù)頻率(0.1～ 100Hz)，從而有利于研究 ms 級脈沖放電領(lǐng)域的金屬化膜脈沖電容器的

隨著便攜式電子設(shè)備的快速發(fā)展，將微型電子設(shè)備運(yùn)用到可穿戴設(shè)備或者作為生物植入物的可行性越來越大。用柔性電子器件來替代傳統(tǒng)的硬質(zhì)電子器件的重要性也愈加凸顯，如何解決柔性電子設(shè)備的儲能問題，是實(shí)現(xiàn)這些可能性的重要因素之一。 本成果設(shè)計并制備了一種新型柔性微型超級電容器，其具有制備工藝簡單，成本較低，適用于各種粉末狀電極材料等特點(diǎn)。

本成果設(shè)計并制備了一種新型柔性微型超級電容器，其具有制備工藝簡單，成本較低，適用于各種粉末狀電極材料等特點(diǎn)。

隨著便攜式電子設(shè)備的快速發(fā)展，將微型電子設(shè)備運(yùn)用到可穿戴設(shè)備或者作為生物植入物的可行性越來越大。用柔性電子器件來替代傳統(tǒng)的硬質(zhì)電子器件的重要性也愈加凸顯，如何解決柔性電子設(shè)備的儲能問題，是實(shí)現(xiàn)這些可能性的重要因素之一。 本成果設(shè)計并制備了一種新型柔性微型超級電容器，其具有制備工藝簡單，成本較低，適用于各種粉末狀電極材料等特點(diǎn)。

  超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的新型儲能元件，與傳 統(tǒng)電容器相比具有更大的容量，與二次電池相比具有更高的功率密度和更長的 充¤放電循環(huán)壽命。是一種新技術(shù)含量高的科技產(chǎn)品。超級電容器技術(shù)特點(diǎn)為：（1）比功率高（能夠提供幾百W¤Kg 到幾千W¤Kg的功率密度）；（2）大電流快速充電特性好；（3）電壓與容量的模塊化；（4）使用溫度范圍寬，為－40°C～＋70°C；（5）循環(huán)使用壽命長，可達(dá)10 萬次；（6）無污染，真正免維護(hù)；（7）價 格低；（8）不需冷卻及其它附屬設(shè)備。北京科技大學(xué)在（1）集電極材料；〔2〕高活性、高比表面積炭材料；〔3〕粘合劑和隔膜材料；〔4〕無機(jī)和有機(jī)電解質(zhì)；〔5〕高電壓、大容量超級電容器等方面展了系統(tǒng)研究開發(fā)。前期開發(fā)出了作為混合動力電動車輔助電源用的超級電容器樣品.

本發(fā)明公開了一種可測量金屬化膜電容器元件在實(shí)際運(yùn)行工況 下產(chǎn)氣體積的方法和裝置。該方法可模擬電容器短路擊穿故障時的產(chǎn) 氣情況，同時可將電容器運(yùn)行過程中產(chǎn)生的氣體全部收集到量筒內(nèi)， 通過量筒上的刻度對產(chǎn)氣量進(jìn)行測量。通過該方法，可實(shí)現(xiàn)金屬化膜 電容器元件擊穿短路故障過程中的產(chǎn)氣體積測量，同時還能用于氣體 收集進(jìn)行產(chǎn)氣成分分析。本發(fā)明還提供實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置和材料， 主要包括絕緣容器、橡膠軟管、玻璃量筒、絕緣油。本發(fā)明使用的材 料和器件均具有良好的絕緣性能，可保證實(shí)驗(yàn)過程中的安全。 

本發(fā)明公開了一種金屬化膜電容器保護(hù)裝置和方法，干式金屬 化膜電容器內(nèi)部不灌封或采用灌封的干式結(jié)構(gòu)，電容器頂部存在一定 高度的空隙。熱傳導(dǎo)型氫氣傳感器及其檢測電路構(gòu)成的氣敏保護(hù)裝置 安裝于電容器頂部。當(dāng)電容器內(nèi)部元件出現(xiàn)擊穿故障時，元件內(nèi)部會 產(chǎn)生大量氣體并逸出，該氣體會最終匯聚到電容器頂部的空隙中。元 件產(chǎn)氣中，經(jīng)檢測氫氣體積約占 85％，因此，該產(chǎn)氣會導(dǎo)致電容器頂 部空隙中氫氣濃度的變化，從而導(dǎo)致檢測電路輸出信號的變化，實(shí)現(xiàn) 金屬化膜電容器內(nèi)部故障的檢測。檢測到故障信號后，可從外部切斷 電容器電源

本項(xiàng)目產(chǎn)品目前超級電容器的致命缺陷，創(chuàng)新構(gòu)建了以改性的碳納米管(CNTs)為骨架，在此基礎(chǔ)上合成以CNT為納米莖、片狀納米鎳基多元氧化物為枝葉的三維納米結(jié)構(gòu)材料。由該材料體系結(jié)構(gòu)作為超級電容器正極材料時，CNT形成一維電子“快速通道”，在充放電過程中，電荷能通過CNT快速通道進(jìn)行超高速交換。而片狀納米鎳基氧化物具有巨大的表面積兼有非常強(qiáng)的電化學(xué)活性，使其贗電容效應(yīng)的極具顯著。該材料體系結(jié)構(gòu)的另外一重大優(yōu)點(diǎn)為在電容器制備過程中可以高效地避免納米材料很容易出現(xiàn)的團(tuán)聚現(xiàn)象，可以保證該三維納米結(jié)構(gòu)能獲得最大的比表面積，從而使能量密度大大提高。因而，由該納米三維結(jié)構(gòu)電極材料制備的超級電容器可以獲得了非常大的比電容、很大的能量密度和非常高的功率密度；更特別地，充電時間遠(yuǎn)小于鋰離子電池和鉛酸電池，在充電設(shè)備允許情況下，充電時間可以減小到2分鐘以內(nèi)；循環(huán)壽命也高于鋰離子電池10倍以上；并且該超級電容器具有非常高的可靠行，制備和使用都非常環(huán)保和安全。該項(xiàng)目產(chǎn)品不僅僅可以廣泛應(yīng)用于原有的電容器應(yīng)用領(lǐng)域，更特別地，可以代替現(xiàn)有巨大市場規(guī)模的鉛酸電池和鋰電池等二次電池而可廣泛應(yīng)用于電動自行車、新能源汽車、電站儲能、工業(yè)電動運(yùn)輸裝置、電動工具、便攜式電子設(shè)備、通訊基站的備用電源、軍事裝備（單兵備用電源、瞬時大推力陸用裝備、無人機(jī)、空間飛行器等）等，具有千億級的市場規(guī)模。 技術(shù)指標(biāo)： ？ 能量密度：30-80Wh/kg（目前商業(yè)超級電容器的最高僅為8Wh/kg） ？ 功率密度：2-20kW/kg ？ 充電時間：小于5分鐘 ？ 循環(huán)壽命：大于5000次 項(xiàng)目產(chǎn)品的技術(shù)和性能優(yōu)勢： ？ 超大的電容量：比傳統(tǒng)電容器容量高6個數(shù)量級，比現(xiàn)有商業(yè)化的超級電容器的比能量高10倍，已經(jīng)超過鉛酸電池的能量密度。 ？ 超高功率：比鋰離子電池的功率密度高兩個數(shù)量級以上。 ？ 充電速度快：比鋰離子電池快10倍以上。 ？ 更長的充放電循環(huán)使用壽命：比鋰離子電池的壽命高1個數(shù)量級以上。 ？ 具有免維護(hù)：可隨時淺充、滿充和過充電、淺放電、全放電，對電池不會損害，無記憶效應(yīng)。 ？ 高可靠性：超級電容器從生產(chǎn)至使用過程中，均不會出現(xiàn)鋰離子電池爆炸問題，即使在嚴(yán)重擠壓和高溫下也是安全可靠的。 ？ 環(huán)保無污染：從生產(chǎn)、使用到報廢回收，均不存在污染，是典型的綠色產(chǎn)品。 ？ 生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)工藝兼容性好：電極材料的制備工藝兼容常規(guī)材料的制備工藝；電容器的制備工藝可以完全兼容鋰離子電池的生長設(shè)備，但工藝要求更加簡單。

該項(xiàng)目產(chǎn)品不僅僅可以廣泛應(yīng)用于原有的電容器應(yīng)用領(lǐng)域，更特別地，可以代替現(xiàn)有巨大市場規(guī)模的鉛酸電池和鋰電池等二次電池而可廣泛應(yīng)用于電動自行車、新能源汽車、電站儲能、工業(yè)電動運(yùn)輸裝置、電動工具、便攜式電子設(shè)備、通訊基站的備用電源、軍事裝備（單兵備用電源、瞬時大推力陸用裝備、無人機(jī)、空間飛行器等）等，具有千億級的市場規(guī)模。