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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及其在超級電容器中的應用，主要包括多孔碳正極材料的應用、基于靜電紡絲技術(shù)的碳質(zhì)復合負極的應用和石油瀝青基碳納米纖維材料的應用。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測，主要包括基于改進的LSTM和TCN模型。

超級電容器又稱電化學電容器，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)域具有廣泛的應用前景，全球需求量迅速增長。超級電容器是從20世紀七八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質(zhì)來儲能的一種電化學元件。超級電容器作為一種十分具有應用前景的新型儲能裝置，在國外已有相當多的公司和機構(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)達國家和地區(qū)對超級電容器的應用進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)進行了一定的研究，并且有了商品問世。從發(fā)展狀況來看，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)中的應用進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及其在超級電容器中的應用，主要包括多孔碳正極材料的應用、基于靜電紡絲技術(shù)的碳質(zhì)復合負極的應用和石油瀝青基碳納米纖維材料的應用。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測，主要包括基于改進的LSTM和TCN模型。作者在此對書末所列參考文獻的作者表示衷心感謝。作者殷切希望使用本書的教師、同學和專業(yè)技術(shù)人員，對本書存在的疏漏、錯誤之處給予批評、指正。

前言第1章概述1.1超級電容器的研究背景1.2超級電容器的分類1.3超級電容器的應用前景第2章電極材料的制備和性能研究2.1引言2.2稀釋法制備氫氧化鎳2.2.1氫氧化鎳的制備2.2.2電極制備和性能測試2.2.3實驗結(jié)果與討論2.3稀釋法制備氧化鎳2.3.1氧化鎳的制備2.3.2電極制備和性能測試2.3.3實驗結(jié)果與討論2.4模板法制備有序介孔炭2.4.1有序介孔炭的制備2.4.2電極制備和性能測試2.4.3實驗結(jié)果與討論第3章電極材料的改進及其在超級電容器中的應用3.1引言3.2多孔碳正極材料的應用3.2.1鋰離子電容器簡介3.2.2有序介孔碳材料的研究進展3.2.3氧官能化有序介孔碳的制備及其在鋰離子電容器正極中的應用3.2.4磷摻雜有序介孔碳的制備及鋰離子電容器正極中的應用研究3.2.5氮摻雜有序介孔碳的制備及其在鋰離子電容器中的應用3.3基于靜電紡絲技術(shù)的碳質(zhì)復合負極的應用3.3.1靜電紡絲技術(shù)概述3.3.2靜電紡絲技術(shù)納米纖維在微型超級電容器中的應用3.3.3金屬化合物修飾靜電紡絲碳納米纖維的制備及其電化學性能研究3.3.4原子鐵修飾碳納米纖維的制備及其電化學儲鋰性能研究3.3.5基于靜電紡絲PI膜的快速激光雙面直寫技術(shù)制備柔性對稱超級電容器3.4石油瀝青基碳納米纖維材料的應用3.4.1石油瀝青基碳材料3.4.2石油瀝青基碳納米纖維柔性電極的制備及其電化學儲鋰性能研究3.4.3石油瀝青基碳納米纖維的結(jié)構(gòu)改性及其超級電容性能第4章電解質(zhì)結(jié)構(gòu)與材料4.1引言4.2電解液概述4.3水電解質(zhì)4.4有機電解質(zhì)4.5離子液體4.6固態(tài)聚合物電解質(zhì)第5章超級電容器結(jié)構(gòu)設(shè)計及其儲能特性研究5.1引言5.2堆疊式超級電容器5.2.1堆疊式超級電容器設(shè)計5.2.2堆疊式超級電容器儲能特性研究5.3卷繞式超級電容器5.3.1卷繞式超級電容器設(shè)計5.3.2卷繞式超級電容器儲能特性研究5.4混合型超級電容器5.4.1混合型超級電容器的結(jié)構(gòu)確定5.4.2混合型超級電容器性能測試第6章超級電容器的熱行為研究6.1引言6.2堆疊式超級電容器的熱行為研究6.2.1堆疊式超級電容器有限元建模6.2.2堆疊式超級電容器熱行為分析6.2.3堆疊式超級電容器熱行為研究的結(jié)果與討論6.3卷繞式超級電容器的熱行為研究6.3.1卷繞式超級電容器有限元建模6.3.2卷繞式超級電容器熱行為分析6.3.3卷繞式超級電容器熱行為研究的結(jié)果與討論6.4混合型超級電容器的熱行為研究6.4.1傳熱模型6.4.2傳熱分析與討論第7章超級電容器測試系統(tǒng)的研究7.1引言7.2測試系統(tǒng)總體設(shè)計7.3測試系統(tǒng)硬件設(shè)計7.3.1控制芯片的選擇7.3.2IGBT和繼電器驅(qū)動電路7.3.3采樣電路設(shè)計7.3.4通信模塊設(shè)計7.3.5數(shù)據(jù)存儲模塊設(shè)計7.3.6抗干擾設(shè)計7.4測試系統(tǒng)軟件設(shè)計7.5實驗測試與結(jié)果7.5.1軟件測試7.5.2硬件測試7.5.3超級電容器恒流充放電實驗驗證7.6串聯(lián)超級電容器組電壓均衡系統(tǒng)的研究7.6.1電壓均衡系統(tǒng)的總體設(shè)計7.6.2電壓均衡主電路設(shè)計7.6.3算法設(shè)計7.6.4電壓均衡系統(tǒng)的硬件設(shè)計7.6.5電壓采集及信號調(diào)理電路7.6.6模擬開關(guān)電路7.6.7PIC單片機及A/D轉(zhuǎn)換7.6.8MOSFET驅(qū)動電路7.7電壓均衡系統(tǒng)的軟件設(shè)計7.8實驗測試與結(jié)果分析7.8.1測試實例17.8.2測試實例2第8章超級電容器的健康管理8.1SOH相關(guān)概念及理解8.2基于模型的預測方法8.2.1等效電路模型8.2.2退化機理模型8.2.3應用實例8.3基于數(shù)據(jù)的預測方法8.4模型與數(shù)據(jù)驅(qū)動方法的融合8.5小結(jié)第9章基于數(shù)據(jù)驅(qū)動算法的超級電容器壽命預測9.1剩余使用壽命實驗測試9.1.1引言9.1.2超級電容器的老化機理9.1.3實驗平臺9.1.4循環(huán)使用壽命測試9.1.5HPPC測試9.1.6小結(jié)9.2循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預測超級電容器的剩余使用壽命9.2.1基本人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)9.2.2雙向循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)9.2.3雙向循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果9.3長短時記憶循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其優(yōu)化方法9.3.1引言9.3.2LSTM及其優(yōu)化9.3.3混合遺傳算法9.3.4HGA-LSTM相關(guān)原理9.3.5誤差評價指標9.4基于HGA-LSTM的超級電容器壽命預測9.4.1引言9.4.2模型建立9.4.3預測結(jié)果與分析9.4.4預測的超級電容器老化趨勢9.5基于改進時間卷積網(wǎng)絡(luò)的超級電容器剩余使用壽命預測9.5.1時間卷積模型與算法9.5.2早停法防止過擬合9.5.3基于不同模型預測結(jié)果的比較與分析9.5.4離線數(shù)據(jù)用于驗證模型的泛化能力9.5.5TCN模型與雙向循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的比較9.6基于改進粒子群算法優(yōu)化TCN的超級電容器RUL預測9.6.1粒子群優(yōu)化算法9.6.2模擬退火算法9.6.3SA-PSO算法9.6.4SA-PSO算法優(yōu)化TCN用于超級電容器RUL預測9.6.5改進的TCN預測超級電容器RUL仿真結(jié)果9.7小結(jié)參考文獻

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