前言

超級電容器又稱電化學(xué)電容器，是非常理想的能源存儲設(shè)備，超級電容器因具有高功率密度、長循環(huán)壽命和寬使用溫度范圍等顯著優(yōu)勢，已成為化學(xué)電源產(chǎn)業(yè)內(nèi)新的亮點。作為一種大功率儲能器件，超級電容器在軌道交通、現(xiàn)代通信、航空航天、國防等戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，全球需求量迅速增長。

超級電容器是從20世紀(jì)七八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質(zhì)來儲能的一種電化學(xué)元件。超級電容器作為一種十分具有應(yīng)用前景的新型儲能裝置，在國外已有相當(dāng)多的公司和機(jī)構(gòu)從事這方面的研究與創(chuàng)新，有些公司還實現(xiàn)了產(chǎn)品的商業(yè)化。目前，日本、美國、俄羅斯等在這方面處于領(lǐng)先地位，幾乎占據(jù)了整個超級電容器市場。美、歐、日、韓等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)對超級電容器的應(yīng)用進(jìn)行了卓有成效的研究。這些國家和地區(qū)的超級電容器產(chǎn)品在質(zhì)量、功率、價格等方面有各自的特點和優(yōu)勢。另外，澳大利亞、印度以及歐洲許多國家也在電化學(xué)超級電容器的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面展開了大量的工作。

我國超級電容器的研究起步于20世紀(jì)80年代，目前國內(nèi)對使用各種活性炭作為電極材料的超級電容器已經(jīng)進(jìn)行了一定的研究，并且有了商品問世。從發(fā)展?fàn)顩r來看，我國非常重視超級電容器的發(fā)展，在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）中的電動汽車重大專項，把超級電容器作為一個重點項目進(jìn)行研究開發(fā)。超級電容器在我國經(jīng)歷了從無到有、從小到大的發(fā)展過程，本書對超級電容器及其在新一代儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了一次全面的歸納和系統(tǒng)的總結(jié)。

本書重點分析了超級電容器及其在新一代儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用。全書共分為9章，第1章介紹了超級電容器的研究背景、分類和應(yīng)用前景。第2章介紹了電極材料的制備和性能研究，主要包括稀釋法和模板法。第3章介紹了電極材料的改進(jìn)及其在超級電容器中的應(yīng)用，主要包括多孔碳正極材料的應(yīng)用、基于靜電紡絲技術(shù)的碳質(zhì)復(fù)合負(fù)極的應(yīng)用和石油瀝青基碳納米纖維材料的應(yīng)用。第4章介紹了電解質(zhì)結(jié)構(gòu)與材料，主要包括電解液概述、水電解質(zhì)、有機(jī)電解質(zhì)、離子液體和固態(tài)聚合物電解質(zhì)。第5章介紹了超級電容器結(jié)構(gòu)設(shè)計及其儲能特性研究，主要包括堆疊式超級電容器、卷繞式超級電容器和混合型超級電容器。第6章介紹了超級電容器的熱行為研究，主要包括堆疊式超級電容器的熱行為研究、卷繞式超級電容器的熱行為研究和混合型超級電容器的熱行為研究；第7章介紹了超級電容器測試系統(tǒng)的研究，主要包括恒流測試和恒壓測試。第8章介紹了超級電容器的健康管理，主要包括SOH的預(yù)測，分為基于模型法和數(shù)據(jù)驅(qū)動法。第9章介紹了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動算法的超級電容器壽命預(yù)測，主要包括基于改進(jìn)的LSTM和TCN模型。

作者在此對書末所列參考文獻(xiàn)的作者表示衷心感謝。

作者殷切希望使用本書的教師、同學(xué)和專業(yè)技術(shù)人員，對本書存在的疏漏、錯誤之處給予批評、指正。

作者