一种用于可压缩超级电容器比电容的测试装置制造方法
【专利摘要】一种用于可压缩超级电容器比电容的测试装置，本实用新型涉及超级电容器比电容的测试装置，它为了解决现有可压缩超级电容器比电容的测试装置结构复杂和实验效率低的问题。该测试装置包括矩形管、活塞推板、外槽、螺杆、电流表和线性扫描电压发生器，在矩形管的上壁板上开有电解液孔，活塞推板分别设置在矩形管的两端，活塞推板上开有极耳孔，矩形管嵌入外槽中，在外槽的侧壁上开有螺纹孔，2个螺杆分别旋入螺纹孔中并与活塞推板相接触，电流表和线性扫描电压发生器串联并通过导线分别与可压缩超级电容器2个集电极上的极耳相连。此测试装置可以快捷准确地测试出电容器不同压缩状态下的比电容，测试装置组装拆卸方便，提高了测试实验的效率。
【专利说明】 —种用于可压缩超级电容器比电容的测试装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种超级电容器比电容的测试装置，具体涉及用于可压缩超级电容器比电容的测试装置。
【背景技术】
[0002]超级电容器是一种介于电池与普通电容之间兼备二者特点的新型储能器件。由于其具有能量密度高、充放电速度快、循环寿命长、使用温度范围宽等优点，在电动汽车和高性能电源等领域具有广阔的应用前景。目前，绝大多数基于碳材料、金属氧化物材料、导电聚合物材料和复合电极材料的超级电容器都不具有可压缩功能。为了发展具有柔性、重量轻和可穿戴的电子设备，需要制备在机械压缩中具有较高电化学电容性能的可压缩超级电容器。
[0003]2013 年，Zhao 等人在《Advanced Materials》题目为 “Highlycompression-tolerant supercapacitor based on polypyrrole-mediated graphene foamelectrodes”中采用了水热法和原位聚合法制备了聚吡咯石墨烯泡沫，并基于此聚吡咯石墨烯泡沫电极制备可压缩超级电容器。而Sun等人在《Advanced Materials》题目为“Multifunctional, ultra-flyweight, synergistically assembled carbon aerogels，，中米用了冷冻干燥法和化学还原法制备了多功能、协同组装、超轻弹性的碳纳米管石墨烯复合碳气凝胶。以上该类泡沫电极材料作为新型材料，具有密度低、导电率高、比表面积大和弹性温度范围广等特点，能够作为可压缩超级电容器的电极材料，并应用于可穿戴的电子设备中。但对于此类可压缩超级电容器比电容的测试装置的结构复杂，组装不便，影响测试实验的效率。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是为了解决现有可压缩超级电容器比电容的测试装置结构复杂和实验效率低的问题，而提供一种用于可压缩超级电容器比电容的测试装置。
[0005]本实用新型用于可压缩超级电容器比电容的测试装置包括矩形管、2个活塞推板、外槽、2个螺杆、电流表和线性扫描电压发生器，在矩形管的上壁板上开有电解液孔，2个活塞推板分别设置在矩形管的两端，2个活塞推板上均开有供可压缩超级电容器集电极上极耳穿过的极耳孔，矩形管嵌入外槽中，在外槽上相对于矩形管开口端的侧壁上开有螺纹孔，2个螺杆分别旋合在螺纹孔中并与活塞推板相接触，电流表和线性扫描电压发生器串联并通过导线分别与可压缩超级电容器2个集电极上的极耳相连。
[0006]本实用新型用于可压缩超级电容器比电容的测试装置结构简单，将待测的可压缩超级电容器插入矩形管中，在矩形管的两个开口端安放上活塞推板，通过电解液孔向集电极之间倒入电解液，再通过外槽上的螺杆运动推动活塞推板，活塞推板压缩可压缩超级电容器，通过外电路上的电流表和线性扫描电压发生器测试不同压缩状态下超级电容器的比电容，使用该用于可压缩超级电容器比电容的测试装置可以快捷准确地测试出超级电容器不同压缩状态下的比电容特性，测试装置组装拆卸方便，提高了测试实验的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为【具体实施方式】一所述的用于可压缩超级电容器比电容的测试装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0008]【具体实施方式】一:本实施方式用于可压缩超级电容器比电容的测试装置包括矩形管1、2个活塞推板3、外槽5、2个螺杆6、电流表7和线性扫描电压发生器8,在矩形管I的上壁板1-1上开有电解液孔1-2，2个活塞推板3分别设置在矩形管I的两端，2个活塞推板3上均开有供可压缩超级电容器集电极2上极耳2-1穿过的极耳孔，矩形管I嵌入外槽5中，在外槽5上相对于矩形管I开口端的侧壁上开有螺纹孔，2个螺杆6分别旋合在螺纹孔中并与活塞推板3相接触，电流表7和线性扫描电压发生器8串联并通过导线分别与可压缩超级电容器2个集电极2上的2-1极耳相连。
[0009]本实施方式可压缩超级电容器由集电极2、隔膜4和海绵电极9组成，在集电极2上焊接有极耳2-1，两块可压缩的海绵电极9之间插有隔膜4，2个集电极2设置在可压缩的海绵电极9的两侧。
[0010]本实施方式在整个测试压缩过程中，活塞推板和集电极随着海绵电极的收缩而在矩形管中同步运动，隔膜保持静止。在超级电容器充放电过程中，集电极起到传递电荷的作用，在两个集电极上分别焊接正极和负极极耳，并接出正极和负极引线。在海绵电极活性物质与有机电解液界面上形成扩散双电层，从而构成超级电容器的单电极电容。整个单元电容器可视为两个单电极电容的串联。采用电容器纸隔膜是为了防止两个相邻单电极发生短路而将其分开。
[0011 ] 采用本实施方式用于可压缩超级电容器比电容的测试装置测试比电容的过程是先将线性扫描电压加到要被测试的超级电容器的集电极上，从起始电压开始以一定的速率进行扫描，扫描沿着某一方向到达最高电压，然后再按相反的方向进行扫描，扫描的速率保持不变，在扫描过程中记录扫描电压产生的响应电流，得到响应电流随扫描电压变化曲线。在扫描速率一定情况下，超级电容器上通过的电流与超级电容器所具有的容量成正比。因此，对一个给定的超级电容器进行一定扫描速率的循环伏安测试，可以计算出超级电容器的容量。再根据超级电容器中海绵电极活性物质的质量计算出超级电容器的比电容。
[0012]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是活塞推板3为IOmmX IOmm的矩形板。
[0013]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是矩形管I的材质为聚四氟乙烯。
[0014]实施例一:本实施例用于可压缩超级电容器比电容的测试装置包括矩形管1、2个活塞推板3、外槽5、2个螺杆6、电流表7和线性扫描电压发生器8,在矩形管I的上壁板1-1上开有电解液孔1-2，2个活塞推板3分别设置在矩形管I的两端，2个活塞推板3上均开有供可压缩超级电容器集电极2上极耳2-1穿过的极耳孔，矩形管I嵌入外槽5中，在外槽5上相对于矩形管I开口端的侧壁上开有螺纹孔，2个螺杆6分别旋合在螺纹孔中并与活塞推板3相接触，电流表7和线性扫描电压发生器8串联并通过导线分别与可压缩超级电容器2个集电极2上的2-1极耳相连。
[0015]本实施例所述的可压缩超级电容器中的海绵电极选用聚吡咯碳纳米管石墨烯复合海绵，每个海绵电极制成尺寸为IOmmX IOmmX4mm的长方体块。可压缩超级电容器中集电极2的材质为不锈钢，隔膜4为电容器纸。从电解液孔1-2添加的电解液为lmol/L四氟硼酸四乙基铵/碳酸丙烯酯(Et4NBF4/PC)有机电解液。
[0016]使用此测试装置测试可压缩超级电容器比电容的过程首先是开启线性扫描电压发生器，以相同的速率进行正反两个方向的线性扫描，记录线性扫描过程中电流表上的响
应电流，按照Cm = A测试海绵电极未压缩时的比电容，其中Cm为超级电容器的比电容，I
为电流，M为双电极上活性物质的质量，V为线性扫描电压的扫描速率。然后关闭线性扫描电压发生器，拧动两个螺杆，使得海绵电极的体积压缩到原来体积的75%，即螺杆前进1_。开启线性扫描电压发生器，以相同的速率进行正反两个方向的线性扫描，记录线性扫描过程中电流表上的响应电流，以测试海绵电极压缩到75%时的比电容。再关闭线性扫描电压发生器，继续拧动两个螺杆，使得海绵电极的体积压缩到原来体积的50%，即螺杆前进2_。开启线性扫描电压发生器，以相同的速率进行正反两个方向的线性扫描，记录线性扫描过程中电流表上的响应电流，以测试海绵电极压缩到50%时的比电容。再沿相反的方向拧动螺杆，按照上述步骤测试海绵电极的体积恢复到75%和100%时的比电容。从而测定得到可压缩超级电容器在不同压缩状态下的比电容。
【权利要求】
1.一种用于可压缩超级电容器比电容的测试装置，其特征在于该用于可压缩超级电容器比电容的测试装置包括矩形管(1)、2个活塞推板(3)、外槽(5)、2个螺杆(6)、电流表(7)和线性扫描电压发生器(8)，在矩形管(I)的上壁板(1-1)上开有电解液孔(1-2)，2个活塞推板(3)分别设置在矩形管(I)的两端，2个活塞推板(3)上均开有供可压缩超级电容器集电极(2)上极耳(2-1)穿过的极耳孔，矩形管(I)嵌入外槽(5)中，在外槽(5)上相对于矩形管(I)开口端的侧壁上开有螺纹孔，2个螺杆(6)分别旋合在螺纹孔中并与活塞推板(3)相接触，电流表(7)和线性扫描电压发生器(8)串联并通过导线分别与可压缩超级电容器2个集电极(2)上的(2-1)极耳相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于可压缩超级电容器比电容的测试装置，其特征在于活塞推板⑶为IOmmXlOmm的矩形板。
3.根据权利要求1所述的一种用于可压缩超级电容器比电容的测试装置，其特征在于矩形管(I)的材质为 聚四氟乙烯。
【文档编号】G01R27/26GK203786214SQ201420209078
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】张光宇, 吴淼, 文济菲, 刘琳婧, 苏瑞, 陶成娟, 韩江涛, 杨哲, 张成龙, 许健君, 赵鹏飞, 刘宁, 王振华, 姜久兴 申请人:哈尔滨理工大学