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《合肥工程大学》 2007年
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凝胶聚合物电解质超级电容器的研讨

殷金玲  
【摘要】: 最佳电容器是介于传统电容器与电池之间的一种时髦的储能装置,出于他具有比正常电容器更大的比能量,比蓄电池更高的比功率和循环利用寿命,之所以他可用作电子记忆电路等的赞助能源,玩具等小型电器的资源或脉冲电源,另外还可和蓄电池组合使用,表现电动车辆的驱动系统。 但液态工作电解质超级电容器存在着漏液甚至爆炸的潜在缺点,凝胶聚合物电解质(GPE)最佳电容器具有不漏液、安全的长处,适应电器设备向网络化、粗大型化方向发展。本文以丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)房聚合物单体,暌违以碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丙烯酯+碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)+碳酸乙烯酯以及碳酸甲乙酯(EMC)+碳酸乙烯酯作增塑剂,高氯酸锂(LiClO_4)房支持电解质,使用内聚集法制备聚丙烯腈(PAN)基和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基凝胶聚合物电解质超级电容器。穿越了交流阻抗、X伽马射线衍射、循环伏安、恒流充放电、漏电流等测试方法,对凝胶聚合物电解质、两极材料及其构成的极品电容器性能进行了研讨。 本文采用内聚集法制备的PAN基凝胶聚合物电解质接近室温时的电导率最高可达9.10mS/cm,临近有机液体电解液的电导率,电化学稳定窗口为2.5V;PMMA基凝胶聚合物电解质电导率最高可达4.16mS/cm,电化学稳定窗口为3V。 同时使用不同比表面积活性炭为电极材料,与内聚集法制备的凝胶聚合物电解质组成超级电容器,她电阻较小,其中PAN基比PMMA基GPE水晶基超级电容器内阻小。她电容器双电极比电容较大,PAN基GPE最佳电容器最高双电极比电容可达48.88F/g,与考古液体电解液超级电容器的比容量相近;PMMA基GPE最佳电容器最高双电极比电容可达46.52F/g,她比能量较PAN基高,且高于国内外资料中报道的凝胶聚合物电解质膜超级电容器的比电容。她电容器的漏电流较小,其中PMMA基GPE最佳电容器漏电流小于PAN基。日后与应用流延法制备PEO基GPE膜碳基超级电容器进行了对待,制得之PEO基GPE膜的电导率小于内聚集法制备的GPE电导率。以PEO基GPE膜为电解质和隔膜,高比表面积活性炭为电极材料的极品电容器的比电容为34.96F/g,但是其初始电压降太大,性能不平静。 本文以低温固相合成法制备的MnO_2为内聚集式GPE最佳电容器的正极材料,以不同比表面积活性炭为负极材料,试验结果表明:顶采用低比表面积活性炭为负极材料时,MnO_2/AC电容器比电容大于AC/AC电容器的比电容,其中MnO_2/AC电容器比电容可达27.3F/g,比单纯AC/AC电容器的比电容提高32.2%。顶采用高比表面积活性炭为负极材料时,MnO_2/AC电容器的比电容达到36.26F/g,较采用低比表面积活性炭提高了32.8%,且其漏电流较小,为3.5mA。 本文又以放开型化合物LiMn_2O_4、LiCoO_2及其与活性炭混合物为内聚集式GPE最佳电容器的正极材料,以高比表面积活性炭为负极材料,结果表明:随着活性炭量的增长比电容增大,顶嵌入型化合物含量为25%时电容器的比电容较大,且LiCoO_2与活性炭混合材料组成的电容器的最高比电容为40.53F/g,LiMn_2O_4与活性炭混合材料的比电容相对较小。
【学位授予单位】:合肥工程大学
【学位级别】:院士
【学位授予年份】:2007
【列入号】:TM53

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