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电池-超级电容器混合储能系统研究进展 被引量:29
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作者 乔亮波 张晓虎 +2 位作者 孙现众 张熊 马衍伟 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期98-106,共9页
储能是解决可再生能源大规模发电并网、推动新能源汽车发展、实现“碳达峰”“碳中和”中长期目标的关键支撑技术。能量型储能器件与功率型储能器件组成的混合储能系统是能量管理和功率管理的高效系统,充分发挥了能量型储能的持久性和... 储能是解决可再生能源大规模发电并网、推动新能源汽车发展、实现“碳达峰”“碳中和”中长期目标的关键支撑技术。能量型储能器件与功率型储能器件组成的混合储能系统是能量管理和功率管理的高效系统,充分发挥了能量型储能的持久性和功率型储能的快速性,大幅提升了储能系统的综合性能和经济性。本文概述了能量型和功率型电化学储能技术及特点,总结了各类电池-超级电容器混合储能系统,分析了混合储能系统在电网储能、新能源汽车、轨道交通等领域的应用。详细分析了电池-超级电容器混合储能系统关键技术,包括混合储能系统控制和能量管理,总结了近期较为常见的混合储能系统使用的控制方法;混合储能系统的参数匹配和技术经济性进行分析;介绍了混合储能系统拓扑结构分类,并讨论各种拓扑结构的优缺点。此外,还对电池-超级电容器混合储能系统和单一储能系统进行了仿真对比,验证了混合储能系统相较于单一储能系统的优越性。最后,对电池-超级电容器混合储能系统进行了总结和展望。 展开更多
关键词 能量型储能 功率型储能 混合储能系统 电池-超级电容器
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基于超级电容的混合储能器件研究现状及展望 被引量:6
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作者 黄士飞 帖炟 +1 位作者 佟琦 赵玉峰 《自然杂志》 2017年第4期265-282,共18页
基于超级电容的混合储能器件(HESDs)是一种结合了两种储能形式——传统双电层电容与赝电容相结合,或者超级电容器和二次电池相结合——的新型储能器件,主要包括非对称超级电容器(ASCs)和电池电容器(BSCs)两大类。相比而言,混合储能器件... 基于超级电容的混合储能器件(HESDs)是一种结合了两种储能形式——传统双电层电容与赝电容相结合,或者超级电容器和二次电池相结合——的新型储能器件,主要包括非对称超级电容器(ASCs)和电池电容器(BSCs)两大类。相比而言,混合储能器件不仅具有传统超级电容器的高功率密度、优良的长循环稳定性和安全性的特点,而且具有可与二次电池相媲美的能量密度,在未来能量储存应用领域中有望成为多功能电子设备、电动/混动车辆等的理想的终级动力源。针对不同种类超级电容器的电极材料储能行为及其相互联系、电解液的发展、电极材料合成与研究现状、全电池的构筑及其性能等方面进行了详细、系统的综述,并对混合储能器件未来的发展前景和趋势以及所面临的挑战进行了展望。 展开更多
关键词 混合型超级电容器 非对称超级电容器 电池电容器
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计及储能损耗和功率预测误差的风光储微电网功率平抑策略 被引量:6
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作者 张茂林 肖辉 +2 位作者 曾林俊 赵文钦 王俊 《电器与能效管理技术》 2022年第5期47-54,共8页
在含有风力、光伏、居民负荷、蓄电池、超级电容和电动汽车的微电网中,为平抑微电网并网功率波动,提出一种计及储能损耗和功率预测误差的功率平抑策略。首先对并网功率的日前预测数据进行小波包分解,用蓄电池和超级电容平抑功率波动,并... 在含有风力、光伏、居民负荷、蓄电池、超级电容和电动汽车的微电网中,为平抑微电网并网功率波动,提出一种计及储能损耗和功率预测误差的功率平抑策略。首先对并网功率的日前预测数据进行小波包分解,用蓄电池和超级电容平抑功率波动,并建立优化调控模型,优化蓄电池和超级电容出力;然后针对功率的日前预测数据的误差,建立基于模型预测控制的滚动优化调度模型,通过调整电动汽车有序充放电消除误差。最后构建实际微电网仿真模型,运行结果符合预期,表明所提方法能有效减少储能的过充、过放,提升并网功率追踪调度计划的能力。 展开更多
关键词 微电网 优化调控 蓄电池和超级电容 模型预测控制
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Integrated System of Solar Cells with Hierarchical NiCo2O4 Battery-Supercapacitor Hybrid Devices for Self-Driving Light-Emitting Diodes 被引量:5
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作者 Yuliang Yuan Yangdan Lu +10 位作者 BeiEr Jia Haichao Tang Lingxiang Chen YuJia Zeng Yang Hou Qinghua Zhang Qinggang He Lei Jiao Jianxing Leng Zhizhen Ye Jianguo Lu 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第3期92-103,共12页
An integrated system has been provided with a-Si/H solar cells as energy conversion device,NiCo2O4 battery-supercapacitor hybrid(BSH)as energy storage device,and light emitting diodes(LEDs)as energy utilization device... An integrated system has been provided with a-Si/H solar cells as energy conversion device,NiCo2O4 battery-supercapacitor hybrid(BSH)as energy storage device,and light emitting diodes(LEDs)as energy utilization device.By designing three-dimensional hierarchical NiCo2O4 arrays as faradic electrode,with capacitive electrode of active carbon(AC),BSHs were assembled with energy density of 16.6 Wh kg-1,power density of 7285 W kg-1,long-term stability with 100% retention after 15,000 cycles,and rather low self-discharge.The NiCo2O4//AC BSH was charged to 1.6 V in 1 s by solar cells and acted as reliable sources for powering LEDs.The integrated system is rational for operation,having an overall efficiency of 8.1% with storage efficiency of 74.24%.The integrated system demonstrates a stable solar power conversion,outstanding energy storage behavior,and reliable light emitting.Our study offers a precious strategy to design a self-driven integrated system for highly efficient energy utilization. 展开更多
关键词 Integrated system NiCo2O4 battery-supercapacitor hybrid devices SELF-DRIVING LED
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碳基电池电容研究进展 被引量:4
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作者 赵玉峰 黄士飞 《燕山大学学报》 CAS 北大核心 2019年第4期283-290,共8页
电池电容(BSCs)是超级电容器与二次离子电池的混合体。因兼具超级电容器快速充放电、长循环寿命和电池高容量的特点而得到了广泛的关注。电池电容有望成为电动/混动车辆的终级动力源。作为电极材料,碳材料具有较大的比表面积、丰富的微... 电池电容(BSCs)是超级电容器与二次离子电池的混合体。因兼具超级电容器快速充放电、长循环寿命和电池高容量的特点而得到了广泛的关注。电池电容有望成为电动/混动车辆的终级动力源。作为电极材料,碳材料具有较大的比表面积、丰富的微孔/介孔结构、良好的导电性和稳定的化学及热力学稳定性,已广泛地应用在了电池电容当中。本文简单介绍了电池电容器的工作原理及电解液的发展现状,并以几种常用碳材料(活性炭、碳纳米管、石墨烯)为主线分别对BSCs电极材料的合成、全电池的构筑、全电池的性能等方面的研究进展进行了详细的总结,并对BSCs未来的发展热点和趋势进行了展望。 展开更多
关键词 电池电容 碳材料 合成 研究进展
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电池-超级电容器混合储能系统设计
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作者 韩永飞 姜汉兵 +1 位作者 许检红 杨恩东 《电工技术》 2023年第19期6-8,共3页
传统的单一储能元器件较难同时具备高能量密度、高功率密度两项优势。为提升储能系统的综合性能,延长系统中各储能元件的使用寿命,设计了电池-超级电容器混合储能系统。以电池-超级电容器的混合储能系统为例,采用Buck-Boost控制器作为... 传统的单一储能元器件较难同时具备高能量密度、高功率密度两项优势。为提升储能系统的综合性能,延长系统中各储能元件的使用寿命,设计了电池-超级电容器混合储能系统。以电池-超级电容器的混合储能系统为例,采用Buck-Boost控制器作为充放电保护,提出了电流电感双闭环控制策略。最后,对电池-超级电容器的混合储能系统设计的系统进行了仿真实验测试,结果表明该混合储能系统能在发电过程中避免电池的频繁充放电,有效提高系统效率,对延长元件的使用寿命具有一定的促进作用。 展开更多
关键词 混合储能系统 能源管理 电池-超级电容器
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High-capacity Bi_(2)O_(3) anode for 2.4 V neutral aqueous sodium-ion battery-supercapacitor hybrid device through phase conversion mechanism 被引量:2
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作者 Mingze Xu Yanli Niu +3 位作者 Xue Teng Shuaiqi Gong Lvlv Ji Zuofeng Chen 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第2期605-615,共11页
Aqueous battery-supercapacitor hybrid devices(BSHs)are of great importance to enrich electrochemical energy storage systems with both high energy and power densities.However,further improvement of BSHs in aqueous elec... Aqueous battery-supercapacitor hybrid devices(BSHs)are of great importance to enrich electrochemical energy storage systems with both high energy and power densities.However,further improvement of BSHs in aqueous electrolytes is greatly hampered by operating voltage and capacity limits.Different from the conventional intercalation/de-intercalation mechanism,Bi_(2)O_(3) implements charge storage by a reversible phase conversion mechanism.Herein,taking Bi_(2)O_(3) electrode with wide potential window(from-1.2 to 1 V vs.saturated calomel electrode)and high capacity as battery-type anode,we propose that the overall performance of aqueous BSHs can be greatly upgraded under neutral condition.By paring with stable layer-structuredδ-MnO_(2) cathode,a sodium-ion Bi_(2)O_(3)//MnO_(2) BSH with an ultrahigh voltage of 2.4 V in neutral sodium sulfate electrolyte is developed for the first time.This hybrid device exhibits high capacity(~215 C g^(-1) at 1 mA cm^(-2)),relatively long lifespan(~77.2%capacity retention after 1500 cycles),remarkable energy density(71.7 Wh kg^(-1)@400.5 W kg^(-1))and power density(3204.3 W kg^(-1)@18.8 Wh kg^(-1)).Electrochemical measurements combining a set of spectroscopic techniques reveal the reversible phase conversion between bismuth oxide and metallic bismuth(Bi_(2)O_(3)?Bi0)through Bi^(2+) transition phase in neutral sodium sulfate solution,which can deliver multielectron transfer up to 6,leading to the high-energy BSHs.Our work sheds light on the feasibility of using Bi_(2)O_(3) electrode under neutral condition to address the issue of narrow voltage and low capacity for aqueous BSHs. 展开更多
关键词 Bismuth oxide Phase conversion High voltage High capacity battery-supercapacitor hybrid devices
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一种双电船舶混合发电单元的有限时间控制器设计 被引量:2
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作者 张勤进 王洪来 +2 位作者 刘彦呈 文元全 吕旭 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2022年第16期147-155,共9页
超级电容/锂动力双电船舶中存在着众多级联的电力电子装置和闭环控制的负载变换器,它们都可被视为恒功率负载,其负阻抗特性会放大系统的不稳定,甚至导致整个系统无法正常工作。针对这一问题,提出一种新型有限时间控制器。首先,构建双电... 超级电容/锂动力双电船舶中存在着众多级联的电力电子装置和闭环控制的负载变换器,它们都可被视为恒功率负载,其负阻抗特性会放大系统的不稳定,甚至导致整个系统无法正常工作。针对这一问题,提出一种新型有限时间控制器。首先,构建双电船舶直流电力推进系统的数学模型,介绍用于混合发电单元的比例/积分下垂控制。然后,基于有限时间控制理论设计了含双曲正切函数的新型有限时间控制器,通过所设计的有限时间观测器对各类扰动进行观测,并由控制器进行补偿。最后,搭建仿真模型及实验平台,其结果表明,所提控制器可以在保证混合发电单元对母线电压波动分频响应的同时,提高系统带恒功率负载时的大信号稳定性。 展开更多
关键词 双电船舶 直流电力推进系统 蓄电池-超级电容 有限时间控制器 恒功率负载联
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Pseudocapacitive Charge Storage in Thin Nanobelts 被引量:1
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作者 Ria Kunwar Midhun Harilal +7 位作者 Syam G.Krishnan Bhupender Pal Izan Izwan Misnon C.R.Mariappan Fabian I.Ezema Hendry Izaac Elim Chun-Chen Yang Rajan Jose 《Advanced Fiber Materials》 CAS 2019年第3期205-213,共9页
This article reports that extremely thin nanobelts(thickness~10 nm)exhibit pseudocapacitive(PC)charge storage in the asymmetric supercapacitor(ASC)configuration,while show battery-type charge storage in their single e... This article reports that extremely thin nanobelts(thickness~10 nm)exhibit pseudocapacitive(PC)charge storage in the asymmetric supercapacitor(ASC)configuration,while show battery-type charge storage in their single electrodes.Two types of nanobelts,viz.NiO-Co_(3)O_(4) hybrid and spinal-type NiCo_(2)O_(4),developed by electrospinning technique are used in this work.The charge storage behaviour of the nanobelts is benchmarked against their binary metal oxide nanowires,i.e.,NiO and Co_(3)O_(4),as well as a hybrid of similar chemistry,CuO-Co_(3)O_(4).The nanobelts have thickness of~10 nm and width~200 nm,whereas the nanowires have diameter of~100 nm.Clear differences in charge storage behaviours are observed in NiO-Co_(3)O_(4) hybrid nanobelts based ASCs compared to those fabricated using the other materials-the former showed capacitive behav-iour whereas the others revealed battery-type discharge behaviour.Origin of pseudocapacitance in nanobelts based ASCs is shown to arise from their nanobelts morphology with thickness less than typical electron diffusion lengths(~20 nm).Among all the five type of devices fabricated,the NiO-Co_(3)O_(4) hybrid ASCs exhibited the highest specific energy,specific power and cycling stability. 展开更多
关键词 battery-supercapacitor hybrid devices Energy storage materials Hybrid materials
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车载蓄电池超级电容器混合电源 被引量:1
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作者 王彦琨 芦帅 +2 位作者 张国飞 李玉瑶 王浩然 《烟台大学学报(自然科学与工程版)》 CAS 2021年第4期461-467,共7页
针对新能源汽车用单一电源的使用寿命短、不能同时满足高能量密度和高功率密度需求等问题,提出一种蓄电池超级电容器混合电源方案。该方案充分发挥了超级电容器快速充放电的特性,采用2种电源直接并联,并通过一种双向功率变换器变压向负... 针对新能源汽车用单一电源的使用寿命短、不能同时满足高能量密度和高功率密度需求等问题,提出一种蓄电池超级电容器混合电源方案。该方案充分发挥了超级电容器快速充放电的特性,采用2种电源直接并联,并通过一种双向功率变换器变压向负载供电,可同时实现充足的能量供应和功率需求。建立了MATLAB/SIMULINK仿真模型,并搭建小功率实验平台,仿真及实验结果表明,混合电源系统具有良好的电能输出响应特性,能量回收快,可减少蓄电池的供电工况,从而延长其使用寿命。 展开更多
关键词 新能源汽车 蓄电池超级电容器 混合电源 能量回收
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隔膜对双电层电容器和混合型电池-超级电容器的电化学性能的影响(英文) 被引量:13
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作者 孙现众 张熊 +1 位作者 黄博 马衍伟 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2014年第3期485-491,共7页
隔膜是双电层电容器和混合型电池-超级电容器等电化学储能器件的重要组成元件.本文采用1 mol?L-1四乙基四氟硼酸铵的丙烯碳酸酯电解液制备了基于活性炭的扣式双电层电容器,并采用1 mol?L-1六氟磷酸锂锂离子电解液制备了(LiNi0.5Co0.2Mn0... 隔膜是双电层电容器和混合型电池-超级电容器等电化学储能器件的重要组成元件.本文采用1 mol?L-1四乙基四氟硼酸铵的丙烯碳酸酯电解液制备了基于活性炭的扣式双电层电容器,并采用1 mol?L-1六氟磷酸锂锂离子电解液制备了(LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2+活性炭)/石墨体系的混合型电池-超级电容器.研究了不同类型隔膜的物理化学性能,以及其对双电层电容器和混合型电池-超级电容器的电化学性能的影响.四种隔膜分别是无纺布聚丙烯毡、多孔聚丙烯薄膜、Al2O3涂层的聚丙烯薄膜和纤维素纸隔膜.进行了表面形貌、差示扫描量热、电解液吸液量和表观接触角测试表征.电化学测试表明,采用纤维素隔膜的双电层电容器具有最高的比电容和更优的倍率性能,电容器的自放电性能差别不大.而对于混合型电池-超级电容器,采用聚丙烯薄膜和无纺布聚丙烯毡隔膜器件的比容量比其它器件约高20%,且采用纤维素隔膜的器件自放电率最高. 展开更多
关键词 双电层电容器 混合型电池-超级电容器 吸液量 表观接触角 自放电
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长寿命高倍率(Li_4Ti_5O_(12)-AC)/(LiMn_2O_4-AC)电池电容的制备及性能 被引量:1
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作者 李林艳 黄益 +1 位作者 乔志军 阮殿波 《化学通报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期662-666,共5页
以商业微米级锰酸锂(Li Mn2O4)为正极、钛酸锂(Li4Ti5O12)为负极,分别与商业活性炭(AC)复合,组装成软包装电池电容样品并进行电化学测试。测试结果表明,当样品正负极均复合AC时,其电化学性能要优于只有正极复合AC和未复合AC的样品。其中... 以商业微米级锰酸锂(Li Mn2O4)为正极、钛酸锂(Li4Ti5O12)为负极,分别与商业活性炭(AC)复合,组装成软包装电池电容样品并进行电化学测试。测试结果表明,当样品正负极均复合AC时,其电化学性能要优于只有正极复合AC和未复合AC的样品。其中,正负极AC复合比例为5(wt)%,负极与正极的理论容量比(N/P)为1.01时,电池电容样品拥有良好的倍率性能,且其在0.5C时的放电比容量为56.4m Ah/g,5C时的容量保持率为0.5C的72.2%。此外,与未复合AC的样品相比,单体在5C倍率下经2000次循环后的容量保持率仍有77.5%,远高于前者的30.4%。 展开更多
关键词 电池电容 钛酸锂 锰酸锂 活性炭
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高能量密度的锂离子混合型电容器 被引量:16
13
作者 孙现众 张熊 +1 位作者 王凯 马衍伟 《电化学》 CSCD 北大核心 2017年第5期586-603,共18页
锂离子混合型电容器兼具锂离子电池和超级电容器的优点,在电化学储能领域具有广泛的应用前景,但其产业化仍存在一系列的器件结构设计、电极材料筛选、预嵌锂工艺和电解液与电极的界面等基础及工艺方面的问题.本文结合作者课题组的研究工... 锂离子混合型电容器兼具锂离子电池和超级电容器的优点,在电化学储能领域具有广泛的应用前景,但其产业化仍存在一系列的器件结构设计、电极材料筛选、预嵌锂工艺和电解液与电极的界面等基础及工艺方面的问题.本文结合作者课题组的研究工作,介绍了近年来高能量密度的锂离子混合型电容器的研究进展,内容涉及锂离子电容器正/负极材料的筛选、预嵌锂工艺的优化、内并联结构的锂离子电池型超级电容器复合正极组成材料的调控、隔膜的选择、电解液的组成、以及器件的高/低温性能,分析了锂离子电容器的容量衰减机制,探讨了锂离子电池型超级电容器的储能机制,并提出了未来对高能量密度的锂离子混合型电容器研究的展望. 展开更多
关键词 锂离子电容器 锂离子电池型超级电容器 预嵌锂工艺 储能机制 容量衰减行为 高/低温性能
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混合动力列车运行控制的研究 被引量:9
14
作者 陈彦秋 张继业 +2 位作者 宋鹏云 王国梁 张克跃 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期22-28,共7页
研究一类基于"电网+蓄电池+超级电容"的新型混合动力列车。首先介绍列车的结构与牵引计算方法,然后给出基于目标速度曲线的列车自动运行控制方法。以此为基础,分析混合动力系统的能量传递关系,提出功率分配策略。为验证所研... 研究一类基于"电网+蓄电池+超级电容"的新型混合动力列车。首先介绍列车的结构与牵引计算方法,然后给出基于目标速度曲线的列车自动运行控制方法。以此为基础,分析混合动力系统的能量传递关系,提出功率分配策略。为验证所研究列车的性能,对该列车在某线路的运行过程进行仿真。仿真结果表明:列车控制系统能够生成目标速度曲线,并控制列车跟踪该曲线自动运行;混合电源功率分配算法能有效分配蓄电池与超级电容的输出功率;采用回收制动能量与站台充电的方案,该列车能够在全线(除站台以外)不架设接触网的情况下驶完某全长为10km设有6个车站的线路。 展开更多
关键词 混合动力列车 运行控制 蓄电池 超级电容 功率分配
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超级电容器电极材料研究进展 被引量:5
15
作者 侯博 尹利红 +2 位作者 夏靳松 晏荣伟 陈永 《河南大学学报(自然科学版)》 CAS 2016年第3期286-299,306,共15页
超级电容器因其高功率密度、长循环寿命,兼具传统电容高功率密度和电池高能量密度的优点,引起了人们的极大关注.超级电容器电极材料种类繁多,按储能原理可以分为双电层超级电容器、赝电容超级电容器和电池型超级电容器三类.双电层超级... 超级电容器因其高功率密度、长循环寿命,兼具传统电容高功率密度和电池高能量密度的优点,引起了人们的极大关注.超级电容器电极材料种类繁多,按储能原理可以分为双电层超级电容器、赝电容超级电容器和电池型超级电容器三类.双电层超级电容器介绍了几类主流的双电层电极材料的研究现状,同时很多研究者将赝电容电极材料和电池型电极材料混为一谈,本文对这两类材料的不同从原理上进行了区分,介绍各自的代表性材料,最后展望了超级电容器电极材料未来发展趋势. 展开更多
关键词 超级电容器 双电层 赝电容 电池型超级电容器 电极材料
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