遼寧省超級電容器工程技術研究中心

遼寧省超級電容器工程技術研究中心是渤海大學下屬研究機構。

基本介紹

• 中文名：遼寧省超級電容器工程技術研究中心
• 主管部門：渤海大學

組建背景

超級電容器是基於在電極/溶液界面通過建立雙電層電容或贗電容實現儲能的元件，具有功率性能好、充放電快速、循環壽命長及工作溫度範圍寬等特性，在電子、能源、交通等領域廣泛套用，例如用作電子產品的後備電源、小功率電器電源、電動車起步及加速的補充電源、風力及光伏發電系統儲能系統，尤其是基於超級電容器儲能的城市電動公車將為推廣電動汽車產業打開突破口。隨著可再生能源開發利用的普及推廣，以及信息化、智慧型化、環保化的逐步深化，尤其在我國能源產業結構調整的大背景下，作為電動汽車電源及風力、光伏發電系統儲能的重要組件，超級電容器產業具有非常廣闊的發展前景。而且圍繞上述超級電容器套用的產業鏈條，超級電容器組件及其配套產品的開發將帶動一大批產業的發展，構成超級電容器產業集群，其潛在市場更是無法估量。

超級電容器製造已被列為我省高新技術特色產業規劃，成為拉動我省經濟發展的重要產業。目前，國內超級電容器企業由於起步較晚，在生產技術及產品性能上落後於已開發國家，遠遠不能滿足市場需求。錦州凱美能源有限公司是我省重點超級電容器專業生產企業，產品規模和質量雖處於國內前列，但與日本和歐美等國生產企業相比差距很大。因此，加強超級電容器材料及技術的研究開發符合國家新能源發展戰略和我省超級電容器製造高新技術產業發展的需要。

渤海大學超級電容器科研團隊經過多年建設，已經形成了電化學測試與評價、電極材料與電極片、有機電解質與電解液、電化學儲能模組技術4個穩定的研究方向，並與錦州凱美公司建立了穩固的產學研合作機制，針對超級電容器關鍵材料、結構最佳化、組裝技術及大容量產品氣脹等問題組織聯合攻關，實現了電極片、有機電解液的自主生產，大大降低成本；開發的“不對稱雙電層超級電容器”技術顯著提高產品性能，成果獲得省級科技進步獎。

產學研合作可以有效整合科技資源，是強化產業技術原始創新能力，突破關鍵技術，降低對國外技術依存度，提升產業核心競爭力的有效手段和必由之路，是促進高技術產業跨越式發展的必然選擇。超級電容器工程技術研究中心（以下簡稱“中心”）的組建正是在國家新能源發展戰略的背景下，基於我省超級電容器製造重點高新技術特色產業建設的需要。“中心”運行採用校企產學研合作模式，以超級電容器產業發展及企業生產需求為導向，以提高企業自主創新能力和促進超級電容器製造產業的技術升級為目標，充分發揮高校科技優勢推動我省支柱產業和高新技術產業的發展，使“中心”成為我省具有技術特色的超級電容器材料與技術的開放式科技創新和人才培養基地。

組織結構

管委會

管委會是“中心”的最高管理決策機構，全面負責“中心”的科研活動、對外開放、評估檢查、學術交流等的組織管理工作。管委會主任由渤海大學推薦並經科技廳任命，副主任及委員由主要技術負責人、財務負責人及主要產學研合作企業負責人擔任。“中心”的管委會組成如下：主任金振興教授（物理化學專業），副主任王道林教授（有機合成專業）、李文生高工（電容電器專業），委員石何鐵副教授（材料工程專業）、張慶國副教授（無機合成專業）、蔡克迪副教授（電化學專業）、彭偉教授（會計學專業）

學術委員會

學術委員會是“中心”的學術與技術權威機構，負責審議“中心”的工作及發展規劃、開放課題、評估檢查、學術交流及成果評審等。“中心”的學術委員會組成如下：主任李建玲教授（電化學工程專業），副主任王道林教授（有機合成專業），委員李文生高工（套用化學專業）、陳永真教授（自動化專業）、孫成元高工（化學專業）、才奇高工（電容電器專業）、何鐵石副教授（材料工程專業）

研究開發

科研隊伍

“中心”擁有一支數量及結構合理的科研隊伍,研究隊伍20人（其中專職科研人員19人，管理人員1人）；其中正高3人(12%)、副高8人(40%)、中級6人(24%)；具有博士學位8人(40%)、具有碩士學位6人(30%)。科研隊伍結構合理，學術帶頭人及骨幹學術水平高，具備承擔各類重大課題的能力。

研究方向

經過多年建設，“中心”已形成電化學測試與評價、電極材料與電極片、有機電解質與電解液、電化學儲能模組技術4個穩定的研究方向，滿足超級電容器及其儲能模組關鍵材料、結構設計、產品組裝、性能評價等的研發需要：

（1）電化學測試與評價方向：該方向主要通過電化學方法探究或評價有關材料的性質及組成、單體及模組結構對產品性能的影響，為高性能電極片、有機電解液等關鍵材料研發，以及超級電容器單體、儲能模組的結構設計及系統最佳化提供理論及實驗依據。

（2）電極材料與電極片方向：該方向主要針對電極片材料、製備工藝開展研究，滿足企業自主生產高性能電極片的需要，開發適合生產具有更寬電勢視窗、更高比容量和比功率、更長循環壽命超級電容器單體的新型高性能極片。

（3）有機電解質與電解液方向：該方向主要針對電解質及電解液的開發和生產開展研究，滿足企業自主生產有機液體電解液、有機凝膠電解液及固體膜電解質的需要，開發適合生產具有更寬電勢視窗、更高比容量和比功率、更長循環壽命超級電容器單體的新型電解質及電解液。

（4）電化學儲能模組技術方向：該方向主要針對超級電容器儲能模組或超級電容器/化學電池混合儲能模組開展研究，滿足企業生產儲能模組的需要，通過對儲能模組系統結構的最佳化設計，實現儲能模組在能量密度、功率密度及循環充放電的最佳匹配，以及電壓均衡電路的低功耗、高靈敏度、高可靠性，開發電動汽車、獨立光伏及風力發電系統等需要的高能量密度/高功率密度的儲能模組。

研究室

“中心” 按功能性下設9個研究室，每個研究室設主任1名，由“中心”主任提名，經管委會通過任命，負責組織本研究室的科學研究、學術活動、儀器設備、安全衛生等工作。電化學性能測試研究室（電極材料、電解液及產品的電化學性能測試研究）、電極材料研究室（電極材料和電極製備工藝的研發）、有機電解質合成研究室（新型電解質的合成和純化的研發）、有機電解質合成中試研究室（新型電解質的中試生產）、有機電解液配製研究室（電子級溶劑及有機電解液生產）、混合型超級電容器研究室（電池-電容混合型超級電容器研究）、特殊電解質研究室（離子液體、凝膠及固態膜等特殊電解質的研發）、產品性能測試研究室（超級電容器產品的性能測試）、儲能模組研究室（儲能模組組裝及控制系統研究）

研發儀器

材料及產品電化學評價方面的主要儀器設備有Universal（1220/1000）雙人手套箱，VMC-2電化學工作站、LK2005A電化學工作站、SCTS-5V/500A及SCTS-5V/10A多功能電池/超電容測試系統等、DDSJ-308A電導率儀，769YP15A粉末壓片機、WY-99平板電加熱磨具、MR-100電動對輥機、T-06紐扣電池切片機、MSK-110紐扣電池封裝機、LTD10-YP-8T壓片機，柱狀電池半自動卷繞機，831KF微量水分測定儀、SC-6卡式微量水分測定儀，三電極測試裝置、扣式電池測試夾座。

有機電解液開發與製備方面的主要儀器設備有CCS-150M有機合成分離純化裝置、TZ-PCF高壓反應釜，HB-YG-1電子級成套石英精餾裝置，RE-2003及RE-2000A旋轉蒸發儀，GC508氣相色譜儀、UV759紫外可見分光光度計、SP-756PC紫外可見分光光度計。

產品性能評價方面的主要儀器設備有MHU-120NK可程式恆溫恆濕試驗機，BLD-200N電子剝離試驗機、GX-5066電池重物衝擊試驗機、GX-5067-A電池擠壓針刺一體機、GX-600電磁振動試驗機，GX-3040-60C觸控螢幕式鹽水噴霧試驗機。

電極片開發與製備方面的主要儀器設備有YPS400-20超音波發生器、NJL07-3實驗室微波爐、ZW-45-10真空燒結爐、OTF-1200X-S真空小管式爐、RT-25粉碎機、SFM-2立式行星混料機、TG16-WS高速離心機、XQM球磨機，SAA-4200比表面及孔隙度分析儀，DLH/10L雙行星動力真空混合機、NDJ-8S粘度計、BZY-101自動表面張力儀、QTG漆膜塗布器，漆膜測厚儀、漆膜附著力測試儀、漆膜柔韌性測試儀。

管理運行

管理體制

“中心”實行管委會領導下的主任負責制，“中心”主任由渤海大學推薦並經科技廳任命，全面負責“中心”的科學研究、對外交流、學術活動、人員聘任、財務開支、儀器設備、安全衛生等工作。工程技術委員會是“中心”的學術與技術權威機構，“中心”的工作及發展規劃、開放課題、項目招標、評估檢查及成果評審等均需通過工程技術委員會審議通過。各研究室主任由“中心”主任聘任，負責本研究室的科學研究、學術活動、儀器設備、安全衛生等工作。“中心”辦公室在中心主任直接領導下負責日常管理工作。

運行機制

“中心”堅持“開放、流動、聯合、競爭”的運行機制，充分有效地利用現有科技資源，最大限度地發揮其在人才培養、科學研究、產品開發中的重要作用。

（1）對外開放機制，國內外科研機構、高等院校和企業單位均可申請在本“中心”開展研究工作。

（2）人才流動機制，引進客座人員和流動人員，打破單位或部門的封閉運行模式。

（3）項目負責人機制，根據工作規劃、發展規劃及產學研合作協定通過公開招標確定項目負責人。

（4）激勵與分配機制，“中心”建立與業績考核結果配套的獎勵、聘用、任期和津貼制度，激發科研人員積極開展科學研究、技術創新、成果轉化。

（5）產學研合作機制，與省內外超級電容器企業建立穩定的產學研合作關係，推動技術創新, 促進科技與經濟的有效結合。

開放服務

（1）“中心”鼓勵與省內外超級電容器企業、相關企業及高校建立產學研合作關係，邀請合作單位代表參加管委會參與“中心”的管理與決策；

（2）“中心”堅持與國內外從事超級電容器及其相關領域研究的科研院所、企業開展高水平、高層次的實質性技術交流與合作；

（3）“中心”採用作為客座教授、特聘教授、學術帶頭人、學術骨幹等特殊職位的方式積極引進國內外相關專業優秀人才來“中心”工作或指導工作；

（4）“中心”保持一定數量的流動性研究開發和工程試驗人員，吸引校內外優秀人才來“中心”工作，以提高“中心”的活力；

（5）“中心”設立開放基金，以吸引校外優秀人才來“中心”開展科學研究；

（6）“中心”面向行業開展分析測試與服務，大型儀器設備裝備對外開放。

研發內容

“中心”將在前期技術研發和生產實踐的基礎上，繼續在提高超級電容器單體主要性能上組織公關，同時開發標準化和模組化的超級電容器電源模組。圍繞關鍵材料電解液和炭電極材料、電極製備技術、單體製造技術、模組組裝開展研究，以實現關鍵材料國產化，突破電極製備、單體及模組製造的核心技術，大幅度提高我國超級電容器的性能水平、安全性和質量穩定性，開發出適用於電動汽車或混合動力汽車的標準化超級電容器電源模組。為打破已開發國家在相關領域的技術壟斷，為我國新能源汽車及相關領域套用高性能、高可靠、安全、低毒、高效的綠色環保儲能電源系統奠定堅實技術基礎。

1、高功率型超級電容器單體製備技術

（1）超級電容器電極片一致性的生產工藝控制；

（2）超級電容器單體電極尺寸、內部電極組合結構的最佳化調整；

（3）超級電容器單體卷芯除水除氧和產品封裝工藝控制。

2、超級電容器電解液體系的研究與開發

（1）環狀高電導寬電位視窗電解液體系的研究與開發；

（2）凝膠及固體電解質體系的研究與開發；

（3）相關超級電容器電解質及電解液規模化生產工藝研究與開發。

3、支持高功率大容量關鍵電極材料的研製與電容器正負電極匹配研究

（1）活性炭微球拓孔活化技術及添加劑修飾改性研究與開發；

（2）適用於超級電容器電極使用的插嵌型類石墨電極材料的研究與開發；

（3）高比容量大功率電場活化型對稱/不對稱電容器的研究與開發；

（4）超級電容器電極設計與結構最佳化的匹配特性的研究與開發。

4、超級電容器模組的集成和模組系統結構的設計

（1）超級電容器模組動態冗餘及智慧型均壓技術的研究；

（2）超級電容器模組大功率升壓技術的研究；

（3）人工生命理論、並行控制技術在模組控制結構中的套用；

（4）超級電容器模組與蓄電池集成的邏輯控制電路設計。

承擔課題

電化學電容器系統開發研究，2012AA110302（國家科技部）、混合電動汽車用超級電容器關鍵技術，2011220022（遼寧省科技廳）、超級電容器用高性能有機電解液的開發與套用，LS2010001（遼寧省教育廳）、離子液體與極性溶劑間相互作用規律的研究，21003081（國家自然科學基金）、新型離子液體合成，性質及其在超級電容器中套用的研究，2009S003（遼寧省教育廳）、新型大容量高儲能密度超級電容器開發，08A1B14（錦州市科技局）。