一種用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置制造方法
【專利摘要】一種用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置，本實用新型涉及超級電容器比電容的測試裝置，它為了解決現(xiàn)有可壓縮超級電容器比電容的測試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜和實驗效率低的問題。該測試裝置包括矩形管、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電容器2個集電極上的極耳相連。此測試裝置可以快捷準(zhǔn)確地測試出電容器不同壓縮狀態(tài)下的比電容，測試裝置組裝拆卸方便，提高了測試實驗的效率。
【專利說明】 —種用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種超級電容器比電容的測試裝置，具體涉及用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]超級電容器是一種介于電池與普通電容之間兼?zhèn)涠咛攸c的新型儲能器件。由于其具有能量密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長、使用溫度范圍寬等優(yōu)點，在電動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，需要制備在機械壓縮中具有較高電化學(xué)電容性能的可壓縮超級電容器。
[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，能夠作為可壓縮超級電容器的電極材料，并應(yīng)用于可穿戴的電子設(shè)備中。但對于此類可壓縮超級電容器比電容的測試裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組裝不便，影響測試實驗的效率。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有可壓縮超級電容器比電容的測試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜和實驗效率低的問題，而提供一種用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置。
[0005]本實用新型用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置包括矩形管、2個活塞推板、外槽、2個螺桿、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個活塞推板分別設(shè)置在矩形管的兩端，2個活塞推板上均開有供可壓縮超級電容器集電極上極耳穿過的極耳孔，矩形管嵌入外槽中，在外槽上相對于矩形管開口端的側(cè)壁上開有螺紋孔，2個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電容器2個集電極上的極耳相連。
[0006]本實用新型用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置結(jié)構(gòu)簡單，將待測的可壓縮超級電容器插入矩形管中，在矩形管的兩個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動推動活塞推板，活塞推板壓縮可壓縮超級電容器，通過外電路上的電流表和線性掃描電壓發(fā)生器測試不同壓縮狀態(tài)下超級電容器的比電容，使用該用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置可以快捷準(zhǔn)確地測試出超級電容器不同壓縮狀態(tài)下的比電容特性，測試裝置組裝拆卸方便，提高了測試實驗的效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為【具體實施方式】一所述的用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0008]【具體實施方式】一:本實施方式用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置包括矩形管1、2個活塞推板3、外槽5、2個螺桿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個活塞推板3分別設(shè)置在矩形管I的兩端，2個活塞推板3上均開有供可壓縮超級電容器集電極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上相對于矩形管I開口端的側(cè)壁上開有螺紋孔，2個螺桿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電容器2個集電極2上的2-1極耳相連。
[0009]本實施方式可壓縮超級電容器由集電極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個集電極2設(shè)置在可壓縮的海綿電極9的兩側(cè)。
[0010]本實施方式在整個測試壓縮過程中，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動，隔膜保持靜止。在超級電容器充放電過程中，集電極起到傳遞電荷的作用，在兩個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)與有機電解液界面上形成擴散雙電層，從而構(gòu)成超級電容器的單電極電容。整個單元電容器可視為兩個單電極電容的串聯(lián)。采用電容器紙隔膜是為了防止兩個相鄰單電極發(fā)生短路而將其分開。
[0011 ] 采用本實施方式用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置測試比電容的過程是先將線性掃描電壓加到要被測試的超級電容器的集電極上，從起始電壓開始以一定的速率進行掃描，掃描沿著某一方向到達最高電壓，然后再按相反的方向進行掃描，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，超級電容器上通過的電流與超級電容器所具有的容量成正比。因此，對一個給定的超級電容器進行一定掃描速率的循環(huán)伏安測試，可以計算出超級電容器的容量。再根據(jù)超級電容器中海綿電極活性物質(zhì)的質(zhì)量計算出超級電容器的比電容。
[0012]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是活塞推板3為IOmmX IOmm的矩形板。
[0013]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是矩形管I的材質(zhì)為聚四氟乙烯。
[0014]實施例一:本實施例用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置包括矩形管1、2個活塞推板3、外槽5、2個螺桿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個活塞推板3分別設(shè)置在矩形管I的兩端，2個活塞推板3上均開有供可壓縮超級電容器集電極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上相對于矩形管I開口端的側(cè)壁上開有螺紋孔，2個螺桿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電容器2個集電極2上的2-1極耳相連。
[0015]本實施例所述的可壓縮超級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，每個海綿電極制成尺寸為IOmmX IOmmX4mm的長方體塊?？蓧嚎s超級電容器中集電極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)有機電解液。
[0016]使用此測試裝置測試可壓縮超級電容器比電容的過程首先是開啟線性掃描電壓發(fā)生器，以相同的速率進行正反兩個方向的線性掃描，記錄線性掃描過程中電流表上的響
應(yīng)電流，按照Cm = A測試海綿電極未壓縮時的比電容，其中Cm為超級電容器的比電容，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，擰動兩個螺桿，使得海綿電極的體積壓縮到原來體積的75%，即螺桿前進1_。開啟線性掃描電壓發(fā)生器，以相同的速率進行正反兩個方向的線性掃描，記錄線性掃描過程中電流表上的響應(yīng)電流，以測試海綿電極壓縮到75%時的比電容。再關(guān)閉線性掃描電壓發(fā)生器，繼續(xù)擰動兩個螺桿，使得海綿電極的體積壓縮到原來體積的50%，即螺桿前進2_。開啟線性掃描電壓發(fā)生器，以相同的速率進行正反兩個方向的線性掃描，記錄線性掃描過程中電流表上的響應(yīng)電流，以測試海綿電極壓縮到50%時的比電容。再沿相反的方向擰動螺桿，按照上述步驟測試海綿電極的體積恢復(fù)到75%和100%時的比電容。從而測定得到可壓縮超級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電容器比電容的測試裝置，其特征在于該用于可壓縮超級電容器比電容的測試裝置包括矩形管(1)、2個活塞推板(3)、外槽(5)、2個螺桿(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個活塞推板(3)分別設(shè)置在矩形管(I)的兩端，2個活塞推板(3)上均開有供可壓縮超級電容器集電極(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)上相對于矩形管(I)開口端的側(cè)壁上開有螺紋孔，2個螺桿(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電容器2個集電極(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電容器比電容的測試裝置，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電容器比電容的測試裝置，其特征在于矩形管(I)的材質(zhì)為 聚四氟乙烯。
【文檔編號】G01R27/26GK203786214SQ201420209078
【公開日】2014年8月20日 申請日期: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 申請人:哈爾濱理工大學(xué)