一種用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】一種用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置，本實(shí)用新型涉及超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置，它為了解決現(xiàn)有可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜和實(shí)驗(yàn)效率低的問題。該測(cè)試裝置包括矩形管、活塞推板、外槽、螺桿、電流表和線性掃描電壓發(fā)生器，在矩形管的上壁板上開有電解液孔，活塞推板分別設(shè)置在矩形管的兩端，活塞推板上開有極耳孔，矩形管嵌入外槽中，在外槽的側(cè)壁上開有螺紋孔，2個(gè)螺桿分別旋入螺紋孔中并與活塞推板相接觸，電流表和線性掃描電壓發(fā)生器串聯(lián)并通過導(dǎo)線分別與可壓縮超級(jí)電容器2個(gè)集電極上的極耳相連。此測(cè)試裝置可以快捷準(zhǔn)確地測(cè)試出電容器不同壓縮狀態(tài)下的比電容，測(cè)試裝置組裝拆卸方便，提高了測(cè)試實(shí)驗(yàn)的效率。
【專利說明】 —種用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置，具體涉及用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)電容器是一種介于電池與普通電容之間兼?zhèn)涠咛攸c(diǎn)的新型儲(chǔ)能器件。由于其具有能量密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車和高性能電源等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，絕大多數(shù)基于碳材料、金屬氧化物材料、導(dǎo)電聚合物材料和復(fù)合電極材料的超級(jí)電容器都不具有可壓縮功能。為了發(fā)展具有柔性、重量輕和可穿戴的電子設(shè)備，需要制備在機(jī)械壓縮中具有較高電化學(xué)電容性能的可壓縮超級(jí)電容器。
[0003]2013 年，Zhao 等人在《Advanced Materials》題目為 “Highlycompression-tolerant supercapacitor based on polypyrrole-mediated graphene foamelectrodes”中采用了水熱法和原位聚合法制備了聚吡咯石墨烯泡沫，并基于此聚吡咯石墨烯泡沫電極制備可壓縮超級(jí)電容器。而Sun等人在《Advanced Materials》題目為“Multifunctional, ultra-flyweight, synergistically assembled carbon aerogels，，中米用了冷凍干燥法和化學(xué)還原法制備了多功能、協(xié)同組裝、超輕彈性的碳納米管石墨烯復(fù)合碳?xì)饽z。以上該類泡沫電極材料作為新型材料，具有密度低、導(dǎo)電率高、比表面積大和彈性溫度范圍廣等特點(diǎn)，能夠作為可壓縮超級(jí)電容器的電極材料，并應(yīng)用于可穿戴的電子設(shè)備中。但對(duì)于此類可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組裝不便，影響測(cè)試實(shí)驗(yàn)的效率。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜和實(shí)驗(yàn)效率低的問題，而提供一種用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置。
[0005]本實(shí)用新型用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置包括矩形管、2個(gè)活塞推板、外槽、2個(gè)螺桿、電流表和線性掃描電壓發(fā)生器，在矩形管的上壁板上開有電解液孔，2個(gè)活塞推板分別設(shè)置在矩形管的兩端，2個(gè)活塞推板上均開有供可壓縮超級(jí)電容器集電極上極耳穿過的極耳孔，矩形管嵌入外槽中，在外槽上相對(duì)于矩形管開口端的側(cè)壁上開有螺紋孔，2個(gè)螺桿分別旋合在螺紋孔中并與活塞推板相接觸，電流表和線性掃描電壓發(fā)生器串聯(lián)并通過導(dǎo)線分別與可壓縮超級(jí)電容器2個(gè)集電極上的極耳相連。
[0006]本實(shí)用新型用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，將待測(cè)的可壓縮超級(jí)電容器插入矩形管中，在矩形管的兩個(gè)開口端安放上活塞推板，通過電解液孔向集電極之間倒入電解液，再通過外槽上的螺桿運(yùn)動(dòng)推動(dòng)活塞推板，活塞推板壓縮可壓縮超級(jí)電容器，通過外電路上的電流表和線性掃描電壓發(fā)生器測(cè)試不同壓縮狀態(tài)下超級(jí)電容器的比電容，使用該用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置可以快捷準(zhǔn)確地測(cè)試出超級(jí)電容器不同壓縮狀態(tài)下的比電容特性，測(cè)試裝置組裝拆卸方便，提高了測(cè)試實(shí)驗(yàn)的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置包括矩形管1、2個(gè)活塞推板3、外槽5、2個(gè)螺桿6、電流表7和線性掃描電壓發(fā)生器8,在矩形管I的上壁板1-1上開有電解液孔1-2，2個(gè)活塞推板3分別設(shè)置在矩形管I的兩端，2個(gè)活塞推板3上均開有供可壓縮超級(jí)電容器集電極2上極耳2-1穿過的極耳孔，矩形管I嵌入外槽5中，在外槽5上相對(duì)于矩形管I開口端的側(cè)壁上開有螺紋孔，2個(gè)螺桿6分別旋合在螺紋孔中并與活塞推板3相接觸，電流表7和線性掃描電壓發(fā)生器8串聯(lián)并通過導(dǎo)線分別與可壓縮超級(jí)電容器2個(gè)集電極2上的2-1極耳相連。
[0009]本實(shí)施方式可壓縮超級(jí)電容器由集電極2、隔膜4和海綿電極9組成，在集電極2上焊接有極耳2-1，兩塊可壓縮的海綿電極9之間插有隔膜4，2個(gè)集電極2設(shè)置在可壓縮的海綿電極9的兩側(cè)。
[0010]本實(shí)施方式在整個(gè)測(cè)試壓縮過程中，活塞推板和集電極隨著海綿電極的收縮而在矩形管中同步運(yùn)動(dòng)，隔膜保持靜止。在超級(jí)電容器充放電過程中，集電極起到傳遞電荷的作用，在兩個(gè)集電極上分別焊接正極和負(fù)極極耳，并接出正極和負(fù)極引線。在海綿電極活性物質(zhì)與有機(jī)電解液界面上形成擴(kuò)散雙電層，從而構(gòu)成超級(jí)電容器的單電極電容。整個(gè)單元電容器可視為兩個(gè)單電極電容的串聯(lián)。采用電容器紙隔膜是為了防止兩個(gè)相鄰單電極發(fā)生短路而將其分開。
[0011 ] 采用本實(shí)施方式用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置測(cè)試比電容的過程是先將線性掃描電壓加到要被測(cè)試的超級(jí)電容器的集電極上，從起始電壓開始以一定的速率進(jìn)行掃描，掃描沿著某一方向到達(dá)最高電壓，然后再按相反的方向進(jìn)行掃描，掃描的速率保持不變，在掃描過程中記錄掃描電壓產(chǎn)生的響應(yīng)電流，得到響應(yīng)電流隨掃描電壓變化曲線。在掃描速率一定情況下，超級(jí)電容器上通過的電流與超級(jí)電容器所具有的容量成正比。因此，對(duì)一個(gè)給定的超級(jí)電容器進(jìn)行一定掃描速率的循環(huán)伏安測(cè)試，可以計(jì)算出超級(jí)電容器的容量。再根據(jù)超級(jí)電容器中海綿電極活性物質(zhì)的質(zhì)量計(jì)算出超級(jí)電容器的比電容。
[0012]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是活塞推板3為IOmmX IOmm的矩形板。
[0013]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一或二不同的是矩形管I的材質(zhì)為聚四氟乙烯。
[0014]實(shí)施例一:本實(shí)施例用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置包括矩形管1、2個(gè)活塞推板3、外槽5、2個(gè)螺桿6、電流表7和線性掃描電壓發(fā)生器8,在矩形管I的上壁板1-1上開有電解液孔1-2，2個(gè)活塞推板3分別設(shè)置在矩形管I的兩端，2個(gè)活塞推板3上均開有供可壓縮超級(jí)電容器集電極2上極耳2-1穿過的極耳孔，矩形管I嵌入外槽5中，在外槽5上相對(duì)于矩形管I開口端的側(cè)壁上開有螺紋孔，2個(gè)螺桿6分別旋合在螺紋孔中并與活塞推板3相接觸，電流表7和線性掃描電壓發(fā)生器8串聯(lián)并通過導(dǎo)線分別與可壓縮超級(jí)電容器2個(gè)集電極2上的2-1極耳相連。
[0015]本實(shí)施例所述的可壓縮超級(jí)電容器中的海綿電極選用聚吡咯碳納米管石墨烯復(fù)合海綿，每個(gè)海綿電極制成尺寸為IOmmX IOmmX4mm的長(zhǎng)方體塊。可壓縮超級(jí)電容器中集電極2的材質(zhì)為不銹鋼，隔膜4為電容器紙。從電解液孔1-2添加的電解液為lmol/L四氟硼酸四乙基銨/碳酸丙烯酯(Et4NBF4/PC)有機(jī)電解液。
[0016]使用此測(cè)試裝置測(cè)試可壓縮超級(jí)電容器比電容的過程首先是開啟線性掃描電壓發(fā)生器，以相同的速率進(jìn)行正反兩個(gè)方向的線性掃描，記錄線性掃描過程中電流表上的響
應(yīng)電流，按照Cm = A測(cè)試海綿電極未壓縮時(shí)的比電容，其中Cm為超級(jí)電容器的比電容，I
為電流，M為雙電極上活性物質(zhì)的質(zhì)量，V為線性掃描電壓的掃描速率。然后關(guān)閉線性掃描電壓發(fā)生器，擰動(dòng)兩個(gè)螺桿，使得海綿電極的體積壓縮到原來體積的75%，即螺桿前進(jìn)1_。開啟線性掃描電壓發(fā)生器，以相同的速率進(jìn)行正反兩個(gè)方向的線性掃描，記錄線性掃描過程中電流表上的響應(yīng)電流，以測(cè)試海綿電極壓縮到75%時(shí)的比電容。再關(guān)閉線性掃描電壓發(fā)生器，繼續(xù)擰動(dòng)兩個(gè)螺桿，使得海綿電極的體積壓縮到原來體積的50%，即螺桿前進(jìn)2_。開啟線性掃描電壓發(fā)生器，以相同的速率進(jìn)行正反兩個(gè)方向的線性掃描，記錄線性掃描過程中電流表上的響應(yīng)電流，以測(cè)試海綿電極壓縮到50%時(shí)的比電容。再沿相反的方向擰動(dòng)螺桿，按照上述步驟測(cè)試海綿電極的體積恢復(fù)到75%和100%時(shí)的比電容。從而測(cè)定得到可壓縮超級(jí)電容器在不同壓縮狀態(tài)下的比電容。
【權(quán)利要求】
1.一種用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置，其特征在于該用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置包括矩形管(1)、2個(gè)活塞推板(3)、外槽(5)、2個(gè)螺桿(6)、電流表(7)和線性掃描電壓發(fā)生器(8)，在矩形管(I)的上壁板(1-1)上開有電解液孔(1-2)，2個(gè)活塞推板(3)分別設(shè)置在矩形管(I)的兩端，2個(gè)活塞推板(3)上均開有供可壓縮超級(jí)電容器集電極(2)上極耳(2-1)穿過的極耳孔，矩形管(I)嵌入外槽(5)中，在外槽(5)上相對(duì)于矩形管(I)開口端的側(cè)壁上開有螺紋孔，2個(gè)螺桿(6)分別旋合在螺紋孔中并與活塞推板(3)相接觸，電流表(7)和線性掃描電壓發(fā)生器(8)串聯(lián)并通過導(dǎo)線分別與可壓縮超級(jí)電容器2個(gè)集電極(2)上的(2-1)極耳相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置，其特征在于活塞推板⑶為IOmmXlOmm的矩形板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可壓縮超級(jí)電容器比電容的測(cè)試裝置，其特征在于矩形管(I)的材質(zhì)為 聚四氟乙烯。
【文檔編號(hào)】G01R27/26GK203786214SQ201420209078
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】張光宇, 吳淼, 文濟(jì)菲, 劉琳婧, 蘇瑞, 陶成娟, 韓江濤, 楊哲, 張成龍, 許健君, 趙鵬飛, 劉寧, 王振華, 姜久興 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)