【摘要】：超級(jí)電容作為新一代的儲(chǔ)能元件其應(yīng)用越來(lái)越廣泛,它比電容高,能量轉(zhuǎn)換效率高,可以用來(lái)單獨(dú)使用或與普通電池結(jié)合使用,能夠提升普通電池的使用效率,突破其現(xiàn)有的局限性。超級(jí)電容多應(yīng)用于大電流場(chǎng)合,因此其內(nèi)阻往往不能忽視,而內(nèi)阻中最主要的就是電極材料與集流體材料之間的接觸內(nèi)阻,超級(jí)電容的電極材料一般采用鋁箔,并且由于鋁箔表面會(huì)存在氧化層,從而會(huì)進(jìn)一步加大接觸電阻的影響;所以,通過(guò)對(duì)鋁箔進(jìn)行表面處理,減小集流體與電極之間的接觸電阻,可以大大提升超級(jí)電容的性能。為了減小集流體與電極材料的接觸電阻,一種常用的方法是用等離子體濺射或電弧濺射的方法,一般是利用電容放電產(chǎn)生電火花的瞬間高溫對(duì)鋁箔表面進(jìn)行處理,電容的一端連接碳棒,另一端連接鋁箔,用碳棒撞擊鋁箔在接觸瞬間會(huì)出現(xiàn)電火花并產(chǎn)生高溫,清理鋁箔表面的氧化層,同時(shí)也會(huì)有碳顆粒鑲嵌進(jìn)鋁箔表面,這樣既能去除鋁箔表面的氧化層,又能增加鋁箔與電極材料的接觸面積,可以明顯減小其接觸電阻。本文以此為基礎(chǔ),提出一種新的薄膜材料表面處理設(shè)備,該設(shè)備由骨架結(jié)構(gòu)、打火工作臺(tái)、振動(dòng)系統(tǒng)及電火花裝置組成,骨架結(jié)構(gòu)為整個(gè)設(shè)備的骨架支持,用于安裝放置其他結(jié)構(gòu)以協(xié)調(diào)工作。打火工作臺(tái)采用表面光滑的空心圓柱體,用來(lái)鋪放鋁箔,從而使電火花系裝置在此出工作,對(duì)材料表面進(jìn)行處理;振動(dòng)系統(tǒng)包括碳棒的振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)部分,振動(dòng)部分用于帶動(dòng)碳棒的振動(dòng),從而使其與所處理材料撞擊產(chǎn)生電火花進(jìn)行工作;轉(zhuǎn)動(dòng)部分用于帶動(dòng)與鋁箔接觸打火所用的碳棒轉(zhuǎn)動(dòng),避免碳棒單面接觸鋁箔材料,影響碳棒使用壽命,并且避免碳棒與鋁箔材料接觸不充分,提高對(duì)材料的處理效果;電火花裝置為本設(shè)備最重要的部分,這里采用恒流源的方式進(jìn)行打火,與電容電感的方式相比,可以自由設(shè)置工作時(shí)的電壓電流大小,從而保證既能夠有效地處理材料表面,又不會(huì)損壞材料,恒流源可以用MOS管來(lái)實(shí)現(xiàn),使MOS管工作在放大區(qū)即可使其為恒流狀態(tài),從而滿足設(shè)備的要求,并且也可以通過(guò)改變對(duì)MOS管的輸入電壓來(lái)控制恒定電流的大小。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM53;TB383.2
【圖文】：

所以電機(jī)材料的表面積越大，兩個(gè)電極板之間的距離越小，電容的容量就越大，超級(jí)電容器的基本結(jié)構(gòu)如圖1.1，超級(jí)電容主要就是從這兩方面來(lái)提升容量。在超級(jí)電容中所用到的電極材料，它的比表面積高達(dá) 2000 2· 1，而且與一般的平行板電容器相比，它的兩個(gè)電極板之間的距離非常小[1]，所以，它的比電容一般高達(dá) 100F · 1或 10F · 3，其容量可以遠(yuǎn)高于普通電容器。超級(jí)電容器的基本結(jié)構(gòu)如圖 1.1，從圖中可以看出超級(jí)電容主要由正負(fù)電極材料、電解質(zhì)和隔膜組成，在正負(fù)極材料之間用隔膜材料隔開(kāi)，防止正負(fù)兩電極短路，然后將正負(fù)極與薄膜組成的電芯一起放入電解液質(zhì)中，包裝之后即得到超級(jí)電容器。另外我們看到，在正負(fù)極材料上面分別連接有集流體材料，它們用于穿過(guò)外包裝與外界接觸，來(lái)實(shí)現(xiàn)超級(jí)電容的充放電。超級(jí)電容所用到

電感放電電路圖如圖1.2 中圖（a），它是當(dāng)碳棒與鋁箔接觸時(shí)，電路導(dǎo)通，電感充電，碳棒離開(kāi)時(shí)，由于電感的自身特性會(huì)產(chǎn)生電火花，以對(duì)材料表面進(jìn)行處理，這種方法由于是在碳棒離開(kāi)時(shí)打火，所以碳顆粒在材料表面的嵌入率不高，并且容易脫落，造成超級(jí)電容的性能下降；電容放電電路圖如圖 1.2 中圖（b），它是先給電容充電，當(dāng)碳棒與材料接觸時(shí)放電產(chǎn)生電火花，這種方法是在碳棒撞擊材料時(shí)產(chǎn)生電火花，能夠保證碳顆粒嵌入材料表面，但由于其電壓電流不可控，使用小電容時(shí)電火花效果不明顯，大電容時(shí)產(chǎn)生的電火花又會(huì)打穿材料，影響使用。所以這兩種方法首先在工作過(guò)程中電壓電流不可控，會(huì)在工作中破壞材料或者碳顆粒不能嵌入材料表面，這種不徹底的處理方式不僅對(duì)材料提升有限，而且也可能會(huì)造成材料的浪費(fèi)；此外，目前的電火花裝置多數(shù)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜并且生產(chǎn)價(jià)格比較昂貴，而且在操作過(guò)程中也極其復(fù)雜，比如在調(diào)節(jié)鑲嵌物材料（如碳棒）與鋁箔的相對(duì)位置時(shí)，調(diào)節(jié)空間小很不方便，另外傳送軸較多，容易造成材料浪費(fèi)，并且不方便重置，難以廣泛的推廣應(yīng)用。這將會(huì)嚴(yán)重制約行業(yè)的發(fā)展。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出一種新的薄膜材料表面處理設(shè)備，該設(shè)備由骨架結(jié)構(gòu)、打火工作臺(tái)、振動(dòng)系統(tǒng)及電火花裝置組成，骨架結(jié)構(gòu)為整個(gè)設(shè)備的骨架支持，用于安裝放置其他結(jié)構(gòu)以協(xié)調(diào)工作。打火工作臺(tái)采用表面光滑的空心圓柱體，用來(lái)鋪放鋁箔，從而使電火花系裝置在此出工作，對(duì)材料表面進(jìn)行處理；振動(dòng)系統(tǒng)包括碳棒的振動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)部分

圖 2.1 設(shè)備 3D 效果圖水平滑臺(tái)部分由滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)其滑臺(tái)自身的工作臺(tái)左右水平移動(dòng)電機(jī)使用扭矩 12Nm 的 86 式步進(jìn)電機(jī)，整個(gè)滑臺(tái)通過(guò)背面的安裝支架放的骨架結(jié)構(gòu)的主安裝板上，在滑臺(tái)的工作臺(tái)上安裝有振動(dòng)系統(tǒng)及碳棒轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)主要由一個(gè)長(zhǎng) 68mm、橫向長(zhǎng)度 50mm、厚 0.5mm 接近“L”型純個(gè)振動(dòng)套頭組成，鐵片用在電磁鐵中，由一對(duì)電磁鐵交替通電產(chǎn)生磁場(chǎng)回振動(dòng)，振動(dòng)套頭用于固定碳棒位置，其碳棒下端內(nèi)部為圓錐形，碳棒，透過(guò)下面的圓錐體漏出一小部分，用于和鋁箔接觸產(chǎn)生電火花，對(duì)材行處理；此處所用電磁鐵采用雙“U”型硅鋼片磁芯，一端用于固定，置線圈形成電磁鐵，在電磁鐵兩端通有 12V 的電壓，它的通斷由單片機(jī) 波進(jìn)行控制，PWM 為高電平時(shí)，所使用的 MOS 管打開(kāi)，電磁鐵通電產(chǎn)生磁平時(shí) MOS 管關(guān)閉磁場(chǎng)消失。碳棒轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要由轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)通過(guò)齒輪連接動(dòng)碳棒旋轉(zhuǎn)，齒輪位于圖中的小方盒子里，齒輪連接長(zhǎng)條的傳動(dòng)桿，碳

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本文編號(hào)：2797849