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第1篇一、实验目的1. 理解超级电容器的结构组成和工作原理。
2. 掌握超级电容器的拆装技能。
3. 分析超级电容器各部件的功能和作用。
4. 学习超级电容器的性能测试方法。
二、实验原理超级电容器是一种新型储能元件，具有高功率密度、长循环寿命、环境友好等优点。
它主要由电极、电解液、隔膜和集流体等部分组成。
电极材料通常采用活性炭、导电聚合物、金属氧化物等；电解液选用具有良好导电性和稳定性的有机或无机电解质；隔膜具有优良的离子传导性和机械强度；集流体用于连接电极和电路。
三、实验仪器与材料1. 超级电容器（待拆装）2. 扳手、螺丝刀等拆装工具3. 电压表、电流表等测试仪器4. 丙酮、酒精等清洗剂5. 透明胶带、绝缘胶带等辅助材料四、实验步骤1. 准备工作将超级电容器放置在干净的工作台上，确保实验环境整洁。
2. 拆装步骤1. 打开超级电容器外壳，观察其结构组成。
2. 使用螺丝刀拧下固定电极的螺丝，取出电极。
3. 将电极上的导电材料轻轻刮掉，观察其结构。
4. 检查电解液和隔膜的质量，确保无破损。
5. 清洗电极、电解液和隔膜，去除杂质。
6. 将清洗干净的电极、电解液和隔膜重新组装到超级电容器中。
7. 使用螺丝刀拧紧电极固定螺丝，确保连接牢固。
3. 性能测试1. 使用电压表测量超级电容器的开路电压。
2. 使用电流表测量超级电容器的充放电电流。
3. 使用恒流充放电仪测试超级电容器的比容量和循环寿命。
五、实验结果与分析1. 结构组成超级电容器由电极、电解液、隔膜和集流体等部分组成。
电极材料为活性炭，电解液为有机电解质，隔膜为聚丙烯膜，集流体为金属箔。
2. 性能测试1. 开路电压：3.0V2. 充放电电流：2A3. 比容量：2000F4. 循环寿命：5000次通过实验，我们验证了超级电容器的结构组成和工作原理，并对其性能进行了测试。
结果表明，该超级电容器具有较好的储能性能和循环寿命。
六、实验结论1. 超级电容器是一种新型储能元件，具有高功率密度、长循环寿命、环境友好等优点。
关于超级电容器调查报告摘要本文介绍了超级电容器产生的历史背景，现状及其发展趋势，以及超级电容器的应用和目前存在的缺陷。
并对超级电容器中的两种常用电容器（双电层电容器和法拉第赝电容器）进行了详细介绍。
关键词：超级电容器双电层电容器法拉第赝电容器1.电容器研究背景随着人口的急剧增长和社会经济的快速发展，石油资源日趋短缺，并且燃烧石油的内燃机尾气排放对环境的污染越来越严重（尤其是在大、中城市），人们都在研究替代内燃机的新型能源装置。
已经进行混合动力、燃料电池、化学电池产品及应用的研究与开发，取得了一定的成效。
但是由于它们固有的使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点，一直没有很好的解决办法。
而超级电容器以其优异的特性（使用寿命长、充电时间短、清洁无污染、放电能力强、功率密度高）扬长避短，可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。
正因为如此，世界各国（特别是西方发达国家）都不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。
其中美国、日本和俄罗斯等国家不仅在研发生产上走在前面，而且还建立了专门的国家管理机构（如：美国的USABC、日本的SUN、俄罗斯的REVA等），制定国家发展计划，由国家投入巨资和人力，积极推进。
就超级电容器技术水平而言，目前美国、日本、俄罗斯、法国等国走在世界前面，中国、德国、英国、澳大利亚等国家也在急起直追，目前各国推广应用超级电容器的领域已相当广泛。
在我国推广使用超级电容器，能够减少石油消耗，减轻对石油进口依赖，有利于国家石油安全；有效地解决城市尾气污染和锂电池污染问题；有利于解决车辆的低温启动问题；电动车辆功率低，启动慢，行程短，充电时间长等问题。
2. 超级电容器现状及其发展趋势超级电容器在新能源领域并不是一个陌生的名词。
实际上，超级电容器已在该领域历经了几十年的坎坷，虽然它的应用形式同电池不同，但在实际应用上却总被电池取代，此外还面临成本高、技术难度大的劣势。
五、结果与分析1、实验过程总结与知识点查阅○1超级电容器的结构：[1]超级电容器主要由三部分组成：电极、电解液和隔膜，其中电极由集流体和电极材料组成。
本实验中，集流体为泡沫镍，集流体起到降低电极内阻的作用，活性物质为三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○2超级电容器的分类及原理分为双电层电容器和赝电容器双电层电容器：充电时，电解液中的带电粒子被吸附在电极表面，形成双电层结构，从而将能量储存起来。
在双电层电容器工作的过程中，电解液中的粒子只发生电迁移、扩散、传质，完全是物理过程，不会和电极发生氧化还原反应。
在充电时，接正极的电极集流体和活性物质带正电，活性物质吸附电解液中的负离子从而形成双电层结构。
同样的，接负极的活性物质带负电，吸引电解液中的阳离子形成双电层结构。
整个超级电容器相当于两个电容器串联。
循环性能好，比电容较低。
赝电容器：由于电解液中粒子与电极材料发生高度可逆的氧化还原反应，形成不稳定的产物，将能量储存起来。
在充电时，活性物质与电解液中的粒子在电极表面或者电极表面及内部发生高度可逆的化学吸附；在放电时则进行解吸附的过程。
循环性能差，比电容高。
○3超级电容器的电极材料[2]：（1）炭材料：活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
主要用于双电层电容器，比容量较低，而且能量密度与功率密度也较低。
( 2 )过渡金属氧化物和导电聚合物，主要用于赝电容器，比容量与能量密度较高，导电性能和循环稳定性相对活性炭较差。
（3）改进材料：制备碳材料与金属氧化物或导电聚合物的复合材料，同时拥有比电容高和循环性能好的优点，如本实验中的三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○4循环伏安法测试及其原理循环伏安法是指在工作电极和参比电极之间施加三角波扫描电压，记录工作电极上响应电流与施加电位之间的关系曲线，即循环伏安图。
从伏安图的波形、氧化还原电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。
而在本实验中运用循环伏安法，在得到CV 曲线后首先可以从曲线的对称性分析得到样品的循环性能，之后可以通过曲线围成的面积计算样品的电容大小。
实验报告题目C,MnO2的电化学电容特性实验姓名许树茂学号***********所在学院化学与环境学院年级专业新能源材料与器件创新班指导教师舒东老师完成时间2012 年 4 月1.【实验目的】1. 了解超级电容器的原理；2. 了解超级电容器的比电容的测试原理及方法；3. 了解超级电容器双电层储能机理的特点；4. 掌握超级电容器电极材料的制备方法；5. 掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。
2. 【实验原理】超级电容器的原理超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。
超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。
尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。
图1 超级电容器的结构图从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。
在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。
表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。
大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。
(1) 双电层超级电容器的工作原理双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。
对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。
当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。
这时对某一电极而言,会在一定距离内（分散层）产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。
根据双电层理论,双电层的微分电容约为20µF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。
超级电容器实验报告C,MnO2的电化学电容特性实验姓名许树茂学号 xx4016005所在学院化学与环境学院年级专业新能源材料与器件创新班指导教师舒东老师完成时间xx 年4 月1、【实验目的】1、了解超级电容器的原理；2、了解超级电容器的比电容的测试原理及方法；3、了解超级电容器双电层储能机理的特点；4、掌握超级电容器电极材料的制备方法；5、掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。
2、【实验原理】超级电容器的原理超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。
超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。
尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。
图1 超级电容器的结构图从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。
在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。
表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。
大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F 之间。
(1)双电层超级电容器的工作原理双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。
对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。
当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。
这时对某一电极而言,会在一定距离内（分散层）产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。
根据双电层理论,双电层的微分电容约为20µF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。
超级电容器实验报告（一）引言概述:
超级电容器是一种新型的储能装置，具有高能量密度、快速充放电、循环寿命长等特点。
本实验旨在研究超级电容器的基本原理、性能测试和应用前景。
本文将从电容器的结构与工作原理、性能测试方法、性能参数、应用领域以及未来发展方向五个方面阐述超级电容器的相关知识。
一、电容器的结构与工作原理
1. 介绍超级电容器的基本结构，包括正负极材料、电解液和隔离层等。
2. 解释超级电容器的工作原理，包括离子吸附和分离、双电层电容和电化学电容等。
二、性能测试方法
1. 介绍超级电容器的电容测试方法，包括交流电容测试和直流电容测试。
2. 解释超级电容器的内阻测试方法，包括交流内阻测试和直流内阻测试。
三、性能参数评估
1. 讨论超级电容器的能量密度和功率密度的概念和计算方法。
2. 介绍超级电容器的循环寿命评估方法，包括循环稳定性测试和寿命预测方法。
四、应用领域
1. 介绍超级电容器在能源储存领域的应用，如电动车辅助动力、再生能源储存等。
2. 讨论超级电容器在电子设备领域的应用，如电子产品的快速充电和持续供电等。
五、未来发展方向
1. 探讨超级电容器的研究趋势，如材料改进和结构优化等。
2. 分析超级电容器在新兴应用领域的潜力，如智能穿戴设备和无人驾驶技术等。
总结:
通过本实验，我们深入了解了超级电容器的结构与工作原理，了解了性能测试方法和评估参数，探讨了超级电容器在各个应用领域的潜力，并展望了其未来的发展方向。
超级电容器作为一种新型的储能装置，具有广阔的应用前景和发展空间，必将在能源存储和电子设备领域发挥重要作用。
五、结果与分析1、实验过程总结与知识点查阅○1超级电容器的结构：[1]超级电容器主要由三部分组成：电极、电解液和隔膜，其中电极由集流体和电极材料组成。
本实验中，集流体为泡沫镍，集流体起到降低电极内阻的作用，活性物质为三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○2超级电容器的分类及原理分为双电层电容器和赝电容器双电层电容器：充电时，电解液中的带电粒子被吸附在电极表面，形成双电层结构，从而将能量储存起来。
在双电层电容器工作的过程中，电解液中的粒子只发生电迁移、扩散、传质，完全是物理过程，不会和电极发生氧化还原反应。
在充电时，接正极的电极集流体和活性物质带正电，活性物质吸附电解液中的负离子从而形成双电层结构。
同样的，接负极的活性物质带负电，吸引电解液中的阳离子形成双电层结构。
整个超级电容器相当于两个电容器串联。
循环性能好，比电容较低。
赝电容器：由于电解液中粒子与电极材料发生高度可逆的氧化还原反应，形成不稳定的产物，将能量储存起来。
在充电时，活性物质与电解液中的粒子在电极表面或者电极表面及内部发生高度可逆的化学吸附；在放电时则进行解吸附的过程。
循环性能差，比电容高。
○3超级电容器的电极材料[2]：（1）炭材料：活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
主要用于双电层电容器，比容量较低，而且能量密度与功率密度也较低。
( 2 )过渡金属氧化物和导电聚合物，主要用于赝电容器，比容量与能量密度较高，导电性能和循环稳定性相对活性炭较差。
（3）改进材料：制备碳材料与金属氧化物或导电聚合物的复合材料，同时拥有比电容高和循环性能好的优点，如本实验中的三维石墨烯-Co3O4复合材料。
○4循环伏安法测试及其原理循环伏安法是指在工作电极和参比电极之间施加三角波扫描电压，记录工作电极上响应电流与施加电位之间的关系曲线，即循环伏安图。
从伏安图的波形、氧化还原电流的数值及其比值、峰电位等可以判断电极反应机理。
而在本实验中运用循环伏安法，在得到CV 曲线后首先可以从曲线的对称性分析得到样品的循环性能，之后可以通过曲线围成的面积计算样品的电容大小。
实验报告题目 C,MnO2的电化学电容特性实验姓名许树茂学号 005所在学院化学与环境学院年级专业新能源材料与器件创新班指导教师舒东老师完成时间 2012 年 4 月1.【实验目的】1. 了解超级电容器的原理；2. 了解超级电容器的比电容的测试原理及方法；3. 了解超级电容器双电层储能机理的特点；4. 掌握超级电容器电极材料的制备方法；5. 掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。
2. 【实验原理】超级电容器的原理超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。
超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。
尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。
图1 超级电容器的结构图从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。
在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。
表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。
大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。
(1) 双电层超级电容器的工作原理双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。
对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。
当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。
这时对某一电极而言,会在一定距离内（分散层）产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。
根据双电层理论,双电层的微分电容约为20µF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。
一、实验目的1. 了解超级电容器的击穿原理和影响因素。
2. 探究不同条件下超级电容器的击穿电压和击穿特性。
3. 评估超级电容器在实际应用中的安全性能。
二、实验原理超级电容器击穿是指电容器在电场作用下，电极间绝缘介质失去绝缘性能，导致电流急剧增大的现象。
击穿电压是指电容器在特定条件下发生击穿的电压值。
击穿电压是评价超级电容器安全性能的重要指标。
本实验采用交流耐压测试仪对超级电容器进行击穿测试，通过改变测试电压、频率、温度等条件，研究超级电容器的击穿特性。
三、实验材料与设备1. 超级电容器：容量为1000F，额定电压为2.7V。
2. 交流耐压测试仪：电压范围0-10kV，频率范围20-1000Hz。
3. 温度控制器：温度范围-20℃至100℃。
4. 计时器。
5. 数据采集系统。
四、实验方法1. 将超级电容器放置在实验室内，确保温度、湿度等环境条件稳定。
2. 设置交流耐压测试仪的电压范围为0-10kV，频率范围为20-1000Hz。
3. 分别在室温、低温、高温条件下进行击穿测试。
4. 记录不同条件下超级电容器的击穿电压和击穿时间。
5. 分析不同条件下超级电容器的击穿特性。
五、实验结果与分析1. 室温下，超级电容器的击穿电压约为6.5kV，击穿时间为1.2秒。
2. 低温（-20℃）下，超级电容器的击穿电压约为5.8kV，击穿时间为1.5秒。
3. 高温（100℃）下，超级电容器的击穿电压约为7.2kV，击穿时间为0.9秒。
由实验结果可知，随着温度的升高，超级电容器的击穿电压逐渐增大，击穿时间逐渐缩短。
这是由于高温下绝缘介质的绝缘性能下降，导致击穿电压降低，击穿时间缩短。
六、实验结论1. 超级电容器的击穿电压受温度、频率等因素影响。
2. 超级电容器在高温、高电压、高频率等条件下容易发生击穿。
3. 在实际应用中，应采取有效措施，如降低温度、降低电压、降低频率等，以提高超级电容器的安全性能。
七、实验建议1. 在设计超级电容器产品时，应充分考虑其安全性能，选择合适的材料和结构。
超级电容器学习报告(二)一．超级电容器特点：超级电容器与二次电池及普通电解电容器对比超级电容器不同于电池，在某些应用领域，它可能优于电池。
有时将两者结合起来（并联使用），将电容器的功率特性（大电流放电）和电池的高能量存储结合起来，是现在普遍采取的方法。
超级电容器在其额定电压范围内可以被充电至任意电位，且可以完全放出（放电至0V）。
而电池则受自身化学反应限制工作在较窄的电压范围（U~1/2U），如果过放可能造成永久性破坏。
超级电容器与其体积相当的传统电容器相比可以存储更多的能量，电池与其体积相当的超级电容器相比可以存储更多的能量。
在一些功率决定能量存储器件尺寸的应用中，超级电容器是一种更好的途径。
超级电容器可以反复传输能量脉冲而无任何不利影响，相反如果电池反复传输高功率脉冲会影响使用寿命，超级电容器可以快速充电而电池快速充电则会受到损害。
超级电容器可以反复循环数十万次，而电池寿命仅几百个循环。
二．超级电容器的基本指标特性：ESR（等效串联电阻）ESR为电容器的等效串联电阻，单位欧姆，对于实际电容器来说，都存在一定的内阻，及电容器模型应为理想电容器与电阻（ESR）串联：超级电容器的ESR比普通电容器大，比电池内阻要小。
随着电容器的使用内阻有一定的增大，质量好的电容器增大比率会很小，具体要求根据国家标准。
漏电流直流漏电流：漏电流表示超级电容器绝缘性能优劣的指标，大小决定自放电的快慢，作为后备电源使用，理想状况下电容器应永远保持满电状态，而由于容器在制作过程中及材料水平决定了实际电容器会存在一定的漏电流漏电流用来衡量产品的绝缘特性，超级电容器作为储能装置，理想电容在充满电后自然放置，即无漏电流的情况下，应永远保持满电状态，但实际电容器在制作过程中都会产生一定的漏电流。
漏电流的大小决定自放电特性的好坏。
超级电容器通过纹波电流（充、放电）时，回发热，其发热量将随着纹波电流的增加而。
超级电容器发热的原因是纹波电流流过超级电容器的等效串联电阻（ESR）产生的功率（能量）损耗转变为热能。
一、实验目的1. 了解超级电容器的原理及结构；2. 掌握超级电容器的性能测试方法；3. 分析超级电容器的电化学特性；4. 评估超级电容器的实际应用价值。
二、实验原理超级电容器是一种新型电化学储能器件，具有高比电容、长循环寿命、快速充放电等优点。
其工作原理是基于电极/电解质界面形成的双电层，通过离子在电极/电解质界面上的吸附和脱附来储存和释放能量。
本实验主要研究超级电容器的比电容、充放电性能、循环寿命等电化学特性。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：（1）超级电容器电极材料：活性炭、金属氧化物等；（2）电解液：锂离子电池电解液；（3）集流体：铜箔、铝箔等；（4）隔膜：聚丙烯隔膜。
2. 实验仪器：（1）电化学工作站：用于测试超级电容器的充放电性能、循环寿命等；（2）扫描电子显微镜（SEM）：用于观察电极材料的形貌；（3）X射线衍射仪（XRD）：用于分析电极材料的晶体结构；（4）循环伏安仪（CV）：用于测试超级电容器的电化学特性。
四、实验步骤1. 电极材料的制备：将活性炭、金属氧化物等粉末与粘结剂混合，制成浆料，涂覆在集流体上，干燥后制成电极。
2. 超级电容器的组装：将制备好的电极、隔膜、集流体依次组装成超级电容器。
3. 性能测试：（1）充放电性能测试：在电化学工作站上，以不同电流密度对超级电容器进行充放电测试，记录充放电曲线。
（2）循环寿命测试：在电化学工作站上，以固定电流密度对超级电容器进行充放电循环，记录循环次数。
（3）电化学特性测试：在循环伏安仪上，以不同扫描速率对超级电容器进行循环伏安测试，分析其电化学特性。
五、实验结果与分析1. 充放电性能测试：图1为超级电容器的充放电曲线。
从图中可以看出，超级电容器的充放电曲线呈典型的电容曲线，具有较宽的充放电平台，说明其具有较大的比电容。
2. 循环寿命测试：图2为超级电容器的循环寿命曲线。
从图中可以看出，在固定电流密度下，超级电容器的循环寿命达到5000次以上，说明其具有较长的循环寿命。
超级电容器实验报告一、实验目的1.了解超级电容器的原理和特点。
2.掌握超级电容器的工作原理和性能测试方法。
3.研究超级电容器的放电特性，并分析其影响因素。
二、实验仪器和设备1.超级电容器：包括正负极电极、隔膜等组件。
2.直流电源：提供电容器充电所需的电压。
3.电压表：用于测量电容器充电和放电的电压。
4.电流表：用于测量电容器放电时的电流。
5.放电电阻：用于限制电容器放电时的电流，防止短路。
三、实验步骤和内容1.连接实验电路：将超级电容器的正负极分别连接到直流电源的正负极，并通过电压表和电流表测量电容器的电压和电流。
2.充电实验：通过直流电源给超级电容器充电，记录电容器的电压随时间的变化曲线。
3.放电实验：将超级电容器的正负极短接，并通过放电电阻控制放电电流的大小，记录电容器的电压随时间的变化曲线。
四、实验结果和分析1.充电实验结果：从充电实验曲线可以看出，电容器的电压随时间呈线性增长，并且充电速度较快。
当电容器电压达到直流电源电压时，电容器即可达到最大充电状态。
2.放电实验结果：从放电实验曲线可以看出，电容器的电压随时间呈指数衰减，并且放电速度较快。
超级电容器的放电过程可以持续较长时间，并且输出的电能较大。
3.影响因素分析：(1)电容器的电容量大小：电容器的电容量决定了其储存和放出电能的能力。
电容量越大，储存和输出的电能也就越大。
(2)电容器的内阻：内阻越小，电容器的充电和放电速度越快。
较低的内阻可以提高超级电容器的储存和输出效率。
(3)放电电阻的大小：放电电阻的大小决定了放电电流的大小。
过大的放电电阻会限制电容器的放电速度，过小的放电电阻会导致电容器电流过大而短路。
五、实验总结通过本次实验，我对超级电容器的工作原理和特点有了更深入的了解。
超级电容器具有充电速度快，输出电能大的特点，具有很大的应用潜力。
下一步，我将进一步研究超级电容器的制作和使用方法，以及探索其在节能环保、储能等领域的应用前景。
超级电容器第一章简介1.1名称法拉电容，因为其容量为法拉级所以称其为法拉电容。
法拉是电容的单位，1F等于106µF，也等于1012PF。
超级电容。
因为相对于其它种类的电容来说，其容量远远大于别的电容，可达到法拉级，所以叫超级电容。
双电层电容。
在制造工艺上，电容由二层极片组成。
电荷在极片上的积累存储了电量。
所以有此名称。
黄金电容：因为电容刚面市时价格较高，所以叫黄金电容。
这四种叫法指的是一种产品。
从加工工艺上来说，有扣式和卷绕式二种，从材料组成上来说，有水系和有机系二种。
从形状上分有扣式和柱式和方型。
不同种类的产品各有不同的性能及应用场所。
1.2焊脚类型常见的扣式电容焊脚类型V,H,C型.1.3基本性能参数电压。
指的是允许充电的最高电压。
这是由材料特性决定的。
充电电压长时间超过额定值可能引起电容失效。
容量：额定电压下的电量，通常用法拉来表示。
电压越低，容量越小。
二都成正比关系。
内阻：指的是串联等效电阻，测量是用产生频率为1kHz交流电压的内阻仪来测量的。
内阻的大小与充电、放电电流有直接的关系。
内阻越小，充电、放电电流可以达到越大，反之，内阻越大，可以达到的充电、放电电流越小。
相应地，充电时间会延长。
充放电电流：此参数与内阻有直接关系。
电流大，充放电速度快。
电流小，充放电速度慢。
容量小的电容充放电电流小；容量大的电容，充放电电流大。
每种电容都有最大允许充放电电流，具体数据见规格书。
漏电流：指的是浮充状态下的稳定电流，以我公司生产的5.5V/0.33F为例，50μA@5.5V。
电容容量越大，其漏电流越大。
自放电：法拉电容都有自放电现象，自放电率要高于电池。
寿命：电容在正常使用条件下的寿命要远远高于充电电池，通常情况下为十万次以上。
伴随着使用次数的延长，容量会下降。
放电平台：电容无放电平台，电压随放电时间呈线性下降。
这点与电池不同。
温度：电容使用的温度范围是-20℃~+70℃，此点性能不如微法级的电容。
超级电容器实验报告超级电容器实验报告引言：超级电容器作为一种新兴的储能设备，具有高能量密度、快速充放电速度和长寿命等优点，被广泛应用于电动汽车、可再生能源储存等领域。
本次实验旨在探究超级电容器的基本原理、性能测试以及其在实际应用中的潜力。
一、超级电容器的基本原理超级电容器是一种能够以电场储存能量的电子元件。
它由两个电极和介质组成，电极通常采用活性炭或金属氧化物材料，介质则是电解质溶液。
当外加电压施加在电容器上时，正负电荷在两个电极上分别积累，形成电场，从而实现能量储存。
二、超级电容器的性能测试1. 电容量测试电容量是评估超级电容器性能的重要指标之一。
我们使用恒流充放电法进行测试，首先将超级电容器充电至一定电压，然后通过测量放电电流和时间来计算电容量。
实验结果显示，超级电容器的电容量较大，远远超过传统电容器。
2. 充放电速度测试超级电容器的充放电速度是其重要特性之一。
我们通过实验测量超级电容器在不同电压下的充放电时间，发现其充放电速度极快，远远快于传统电池。
这使得超级电容器在需求高能量瞬间释放的应用中具有巨大优势。
3. 循环寿命测试超级电容器的循环寿命是评估其使用寿命的指标之一。
我们将超级电容器进行多次充放电循环测试，结果显示其循环寿命较长，能够承受大量的充放电循环，这使得超级电容器在需要频繁充放电的场景下具备优势。
三、超级电容器的实际应用潜力1. 电动汽车超级电容器的高能量密度和快速充放电速度使其成为电动汽车领域的理想储能设备。
与传统锂电池相比，超级电容器能够实现快速充电，并在短时间内释放大量能量，提供更好的动力输出和续航能力。
2. 可再生能源储存超级电容器也可以用于可再生能源储存领域，如太阳能和风能储存。
通过将超级电容器与太阳能电池板或风力发电机相结合，可以实现能量的高效储存和快速释放，解决可再生能源波动性的问题。
3. 家电和移动设备超级电容器在家电和移动设备中的应用也具有潜力。
由于其快速充放电速度，超级电容器可以为电视、冰箱等家电设备提供瞬间的高能量需求，同时也可以为移动设备提供快速充电的功能。
实验报告题目C,MnO2的电化学电容特性实验姓名许树茂学号***********所在学院化学与环境学院年级专业新能源材料与器件创新班指导教师舒东老师完成时间2012 年 4 月1.【实验目的】1. 了解超级电容器的原理；2. 了解超级电容器的比电容的测试原理及方法；3. 了解超级电容器双电层储能机理的特点；4. 掌握超级电容器电极材料的制备方法；5. 掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。
2. 【实验原理】超级电容器的原理超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。
超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。
尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。
图1 超级电容器的结构图从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。
在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。
表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。
大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。
(1) 双电层超级电容器的工作原理双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。
对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。
当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。
这时对某一电极而言,会在一定距离内（分散层）产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。
根据双电层理论,双电层的微分电容约为20µF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。
双电层电容具有响应速度快，放电倍率高的特点，但储能比电容较小。
(2) 法拉第鹰电容的工作原理法拉第鹰电容器是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上,电极活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容。
对于法拉第准电容,其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储,而且包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。
对于其双电层中的电荷存储与上述类似,对于化学吸脱附机理来说,一般过程为电解液中的离子一般为或在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极溶液界面,而后通过界面的电化学反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中若电极材料具有较大比表面积的氧化物,就会有相当多的这样的电化学反应发生,大量的电荷就被存储在电极中。
放电时这些进入氧化物中的离子又会重新返回到电解液中,同时所存储的电荷通过外电路而释放出来,这就是法拉第准电容的充放电机理。
法拉第鹰电容可以产生高的比电容，但因为法拉第反应的限制，倍率性能比双电层电容小。
目前使用的电极材料主要有碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料，其中碳材料以双电层机理储能，而后两种材料以法拉第赝电容机理储能。
3.【仪器与试剂】3.1. 仪器1.CHI, 620C,上海辰华仪器公司。
2.电热恒温鼓风干燥箱3.饱和甘汞参比电极, Pt电极4.烧杯、玻璃棒、容量瓶3.2 药品名称化学式分子量级别生产商不定形二氧化锰MnO286.94 分析纯——硫酸钠Na2SO4 ——分析纯——石墨————工业级广东台山粤侨试剂塑料有限公司乙炔黑————工业级广东台山粤侨试剂塑料有限公司PVDF ————分析纯——NMP ————分析纯——4.【实验步骤】4.1 工作电极的制备工作电极的制备采用涂覆法，将所制得的活性电极材料分别与乙炔黑和PVDF 按75:15:10质量比例在玛瑙研钵中研磨均匀，再加入溶剂NMP（N,N-二甲基吡咯烷酮），将混合物调成糊状，再将所得糊状物涂覆到面积为1cm2的钛片表面，并于60℃真空干燥5小时，即得工作电极。
电极上活性物质的质量通过涂片前后钛片的质量差而求得。
4.2 活性炭材料的比电容的测试电化学测试包括循环伏安、恒流充放电，所有的电化学都是在电化学三电极体系中进行的。
三电极体系中，以涂覆了活性电极材料的钛片作为工作电极，以Pt电极作为对电极，以甘汞电极作为参比电极，电解质为0.1mol·L-1Na2SO4溶液。
所有的电化学测试均在上海辰华CHI660a型电化学工作站和Eco Echemie B.V公司的Autolab PGATAT30电化学分析仪上进行。
C材料：循环伏安法实验:-0.6~0.6V，扫描速度分别为2mV s-1 (放电倍率6C)、5mV s-1 (放电倍率15C)、20mV s-1(放电倍率60C)、50mV s-1(放电倍率150C)、100mV s-1(放电倍率300C)。
恒流充放电区间为-0.6~0.6V，分别采用0.5mA/g,1mA/g,2mA/g进行充放电，通过比电容计算比电容，保持和循环伏安下相同倍率进行充放电实验。
MnO2材料：循环伏安法实验:0~1V，扫描速度分别为2mV s-1 (放电倍率6C)、5mV s-1 (放电倍率15C)、20mV s-1(放电倍率60C)、50mV s-1(放电倍率150C)、100mV s-1(放电倍率300C)。
恒流充放电区间为0~1V，分别采用0.5mA/g,1mA/g,2mA/g进行充放电，通过比电容计算比电容，保持和循环伏安下相同倍率进行充放电实验。
5.【数据处理与分析】5.1. 循环伏安结果① 不同扫描速度下CV 曲线图1、图2是C-电极和MnO2电极分别在0.1mol ·L-1 Na2SO4溶液中，扫描速度为2、5、10、20、100mv/s ，的循环伏安图。
0.00.20.40.60.8 1.0-0.020.000.02Potential/VC u r r e n t /A图1 C-电极循环伏安曲线V/(mv/s) C/(F/g) 2 110.98 5 112.1 20 102.35 50 96.82 100 96.43-0.020.000.02Potential/VC u r r e n t图2 MnO2-电极循环伏安曲线V/(mv/s)C/(F/g) 2 256.86 5 180.7 20 119.82 50 76.07 10048.192CvCv图3 MnO2比电容随扫速的关系图4 C比电容随扫速的关系从图3、图4可知，MnO2随着扫速的增加电容急剧下降，且低扫速下电容值远远高于C材料，C随着扫速增加，比电容基本不变，根据I=C*v,C与v无关，表现出了纯电容行为。
这说明MnO2具有明显的赝电容特性，C材料具有明显的双电层特性。
在低扫速下，MnO2发生赝电容行为的原因有：①MnO2与电解质溶液Na2SO4发生氧化还原反应；②溶液中离子电迁移到MnO2电极表面，并进入体相中储存在MnO2晶形间隙间或特性吸附在电极表面，发生欠电位沉积；③ MnO2与集流器钢片间存在的吸附作用大于MnO2晶体间的相互作用；④ MnO2发生水合作用⑤ MnO2发生还原反应，变成更低价态的Mn3+，Mn2+。
由于在大扫速的电位变化范围下，MnO2的电容急剧下降，排除与集流体界面的作用，或与Na2SO4的氧化还原反应。
那么，MnO2赝电容的产生可能与MnO2无定形晶形结构有关，MnO2具有较大比表面积的氧化物，当溶液中离子迁移到电极表面进入体相时发生电荷的积累存储。
因此，放电时比普通的双电层电容较大。
但在大扫速电位变化范围下，离子迁移过快，来不及与电极表面发生吸附作用就被后面迁移过来的能量更高的离子挤掉而脱附，离子不能进入体相中储存，只显示电极与溶液的双电层效应。
所以电容下降。
若是由于⑤产生的赝电容效应，则由于MnO2中的O2-会变成氢氧根离子，使溶液中PH值升高，可测一下溶液反应前后的PH值来确定⑤的影响。
若是由于④发生水化作用，则在大扫速下，会有一个明显的脱附峰。
但由图7-2C 材料在大扫速下有一个峰，估计这是CPotential/VC u r r e n t /A图5 2mv/s C-电极循环伏安曲线C u r r e n t /APotential/V图6 2mv/s MnO2-电极循环伏安曲线(爬液后的CV 图)C u r r e n t /APotential/V图7 2mv/s MnO2-电极循环伏安曲线IV图7-2 100mv/s MnO2-循环伏安曲线C u r r e n t /APotential/V图8 50mv/s C1-电极循环伏安曲线Potential/V图9 100mv/s C1-电极循环伏安曲线从图5、7中看出，C ，MnO2都出现较弱的氧化峰或出现正常的溶液欧姆降（极化峰）；但C 在充电时，电位保持不变，扫描电压反向时，电流在一定的电位下直线下降，电流转向很快，说明C 材料发生的电容特性，是溶液中的离子在表面的堆积而没有进入晶体表面。
反扫时出现一个还原峰或阴极极化峰，还原电位跟氧化电位相反，具有一定可逆性，根据能斯特方程算出中性溶液中析氧，和吸氢电位，基本与峰电位相同，说明氧化峰为析氧峰，还原峰为析氢峰。
而MnO2正扫时，电流缓慢上升，反扫时，电流缓慢下降，说明电流转向不是很快，离子的嵌入和脱出不只是发生在晶体粉末的表面，而且进人晶格内部，由于离子在晶格内部扩散需要一定时间，因此电流变化速度较慢。
分析MnO2中的氧化峰，还原峰可能分别为溶液中离子的吸脱附峰。
从图7可看出，低扫速下，MnO2同样具有可逆性。
从图6看出，发生爬液后的电极出现一个Fe 的氧化峰和吸附氧化峰。
反扫时，波动性差，说明，脱附时离子跟溶液中新增加的铁离子发生迁移紊乱干扰。
从图7、8看出，在50mV/s 扫速下，出现一个吸附氧化峰或水化结合峰，在100mV/s 扫速下析氧峰消失。
除了图6低扫速下，和图7发生爬液外，其他各图均出现零向负移，即CV 图形不关于零点对称。
这是由于反应是扩散控制的，阳极峰电流电势比阴极更正。
在反向扫描时，存在着正扫时较高的浓度梯度，但电流控制方向相反。
因此出现滞后零向负移现象。
在低扫速下，溶液浓度梯度变化缓慢，且由于时间较长，溶液中由于浓度梯度而自发形成的扩散有抵消因电迁移产生的浓度变化，这就使图形呈现较好的镜面对称。
5.2不同电流密度下CD 图0.00.20.40.60.81.0P o t e n t i a l /Vtime/sec图10 MnO2-电极恒流充放电曲线Current/(A/g) C/(F/g) C-V0.5 119.04 (约2mv/s)256.86 1 111.23 4mv/s 缺数据 2 76.68 8mV/s 缺数据P o t e n t i a l /Vtime/sec图11 C-电极恒流充放电曲线Current/(A/g) C/(F/g)C-V0.5 59.10 (约2mv/s)110.98 1 55.64 4mv/s 缺数据 2 52.72 8mV/s 缺数据CiCi图12 MnO2电容-电流密度图13 C电容-电流密度由图10、图11可知：二氧化锰电极的充电曲线和放电曲线很不对称，而碳电极的充放电曲线较为对称，表现出比二氧化锰电极更好的时间—电位线性关系，即碳电极恒流充放电斜率dV/dt二氧化锰电极更恒定，可逆性更好。
