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申请/专利权人：北京理工大学

摘要：本发明公开的通过外部充放电工况改善碳基超级电容器自放电的方法，属于储能领域。本发明采用活性炭作为超级电容器正负极的材料；构建自放电组合周期，将单个自放电组合周期划分为恒流充电子周期、恒压保持充电子周期、自放电子周期和恒流放电子周期；通过自放电组合周期充放电组合策略，使电荷向碳基电极孔隙内部迁移深度满足抑制碳基超级电容器自放电的要求，且使自放电测量结束时的开路电压数值大于预设阈值要求；在碳基超级电容器使用过程中，通过碳基电极对电荷的束缚力抑制自放电，减少因自放电导致的能量损失，提高碳基超级电容器的能量效率；自放电的减少使得碳基超级电容器的漏电量降低，增强碳基超级电容器器件安全性。

主权项：1.通过外部充放电工况改善碳基超级电容器自放电的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将碳基超级电容器连接至充放电设备上，对碳基超级电容器进行恒流充电操作，将超级电容器两端电压预充电至额定电压；采用活性炭作为超级电容器正负极的材料；基于超级电容器双电层理论，在充电过程中超级电容器通过在电极与电解液的界面处形成电性相反的双电层来实现能量的储存；步骤二：对碳基超级电容器进行恒流放电操作，将碳基超级电容器从额定电压放电至0V；定义对碳基超级电容器执行一次步骤一和一次步骤二的充放电过程为一次充放电操作，通过一次充放电操作使该碳基超级电容器达到稳定的工作状态；步骤三：针对碳基超级电容器充放电储能特性，构建自放电组合周期，将单个自放电组合周期划分为恒流充电子周期、恒压保持充电子周期、自放电子周期和恒流放电子周期；在单个自放电组合周期中，恒流充电子周期对碳基超级电容器进行恒流充电操作，从0V充电至额定电压，使电解液中的带电粒子吸附在碳基电极材料的外表面上；恒压保持充电子周期，在恒定电压下保持使吸附在碳基电极表面上的带电粒子经由电荷定向重分配作用逐步向碳基电极孔隙内部迁移，通过电荷向碳基电极孔隙内部迁移深度增加提升碳基电极对电荷的总束缚力，使得带电粒子更难以脱附回到电解液中，即带电粒子更多地留存在电极表面上，减少超级电容器的能量损失，进而提高碳基超级电容器的储能率和安全性；自放电子周期用于碳基超级电容器自放电，测量碳基超级电容器的开路电压；在恒流放电子周期中，对碳基超级电容器进行恒流放电操作，将碳基超级电容器从自放电测量结束时的开路电压数值放电至0V，为进行下一自放电组合周期做好准备；在每个自放电组合周期中，恒流充电子周期和恒压保持充电子周期的时间总和为固定值；步骤四：迭代步骤三构建的单个自放电组合周期，后一个自放电组合周期相较前一个自放电组合周期电荷向碳基电极孔隙内部迁移深度增加，碳基电极对电荷的总束缚力增加，自放电测量结束时的开路电压数值增大，且整个自放电闲置时间内的开路电压数值增大；若自放电测量结束时的开路电压数值小于预设阈值，则返回步骤三进行另一自放电组合周期充放电，若自放电测量结束时的开路电压数值大于预设阈值，表明此时碳基超级电容器内电荷向碳基电极孔隙内部迁移深度满足使用要求，转入步骤五；步骤五：根据步骤一至步骤四，通过自放电组合周期充放电组合策略调控碳基超级电容器外部充放电工况，使电荷向碳基电极孔隙内部迁移深度满足抑制碳基超级电容器自放电的要求，且使自放电测量结束时的开路电压数值大于预设阈值，以及整个闲置期间的自放电得到优化；在碳基超级电容器使用过程中，通过碳基电极对电荷的束缚力抑制自放电，减少因自放电导致的能量损失，提高碳基超级电容器的能量效率；同时，自放电的减少使得碳基超级电容器的漏电量降低，增强碳基超级电容器器件安全性；步骤六：在经过预设时间段后，只进行一个自放电组合周期的测量，获取自放电测量结果；若自放电测量结束时的开路电压数值依然大于预设阈值，表明有效抑制自放电的效果在经过预设时间段后仍然具备效用；若自放电测量结束时的开路电压数值小于预设阈值，转入步骤一。

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