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《中华海洋学院》 2013年
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电解液对最佳电容器电化学性能影响之研讨

孙帆  
【摘要】:最佳电容器是一种高效的储能元件,性能介于传统电容器和化学电池之间。影响超级电容器性能的要素有电极材料、电解液等。两极材料主要包括碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。水晶材料在超级电容器的素材中由于稳定性好、价格便宜,永利赌场最为常见;导电聚苯胺(PANI)出于自身的习性与活性炭(AC)筹备成聚苯胺/活性炭复合电极得到了普遍的关爱,可以用于制备超级电容器。LiClO_4/乙腈在超级电容器研究中得到了普遍的关爱,但是市场销售的锂离子电解液对最佳电容器的影响不同,这对于超级电容器的现实永利赌场具有十分关键的含义。本文利用扫描电镜(SEM)、循环伏安法(CV)、恒流充放电、交流阻抗法(EIS)对电极材料进行表征与面试,并使用恒流充放电讨论了两种电解液对最佳电容器的电化学性能的影响。全书主要内容概括如下: (1)活性炭电极与聚苯胺/活性炭电极的筹措与性能测试 名将活性炭、炭黑、聚偏氟乙烯按品质比8:1:1的百分比制备活性炭电极。使用CV在活性炭电极上沉积聚苯胺制备成复合电极。下一场用SEM、CV、充放电和EIS对两种电极进行表征与面试。结果表明,顶电流密度为3mA·cm~(-2)时,活性炭电极比电容为97.4F·g~(-1),1000先后充放电循环后,比电容降至首次循环的90%。而复合电极在3mA·cm~(-2)的核电密度时,比电容为340.4F·g~(-1),明确高于活性炭电极,这是因为聚苯胺在充放电过程中,出于她外部形貌产生之双电层电容和氧化还原反应产生之赝电容起到了增加比电容的意图。历经1000先后充放电循环,比电容降至首次循环的70%。 (2)电解液对对称超级电容器电化学性能影响之研讨 暌违组装电解液为LiClO_4/乙腈和市售的NH602锂离子电解液两种对称超级电容器。下一场利用充放电进行测试。高考结果表明,LiClO_4/乙腈电解液对称超级电容器在充放电循环中很平静,表现出了活性炭双电层储能特性。3mA·cm~(-2)电流密度充放电,电位窗口为[0~2.7V]时,比电容为52.0F·g~(-1),能量密度为50.7Wh·Kg~(-1),功率密度为905.7W·Kg~(-1);历经1000先后充放电循环,比电容为49.8F·g~(-1),能量密度和功率密度分别为46.8Wh·Kg~(-1)和897.7W·Kg~(-1)。顶充放电电位提高至3.0V时,电化学性能出现明显的下落。推断可能为LiClO_4/乙腈电解液在较高的电位下发生反应,导致超级电容器的习性下降。LiClO_4/乙腈电解液不恰当在高电位下开展充放电测试。 NH602锂离子电解液超级电容器可以在[0~3.5V]的电位窗口顺利展开充放电,明确高于LiClO_4/乙腈电解液,并能有效增长能量密度和功率密度。3mA·cm~(-2)电流密度充放电时,比电容为60.2F·g~(-1),能量密度达到79.1Wh·Kg~(-1),功率密度为1162.0W·Kg~(-1)。历经1000先后充放电循环后,比电容为51.1F·g~(-1),能量密度降到56.3Wh·Kg~(-1),功率密度为1170.7W·Kg~(-1)。这是可能是因为NH602锂离子电解液中的充放电电位较高,可以增大能量密度;锂离子在充放电过程中能够快速的吸烟与脱附,传播质速率快等,据此NH602锂离子电解液对称超级电容器能适用于大功率充放电。 (3)电解液对非对称超级电容器电化学性能影响之研讨 暌违组装正极为复合电极、负极为活性炭电极的两种不同电解液的非对称超级电容器,下一场对她进行充放电测试。结果表明,LiClO_4/乙腈电解液非对称超级电容器能在[0~2.7V]的电位窗口顺利展开充放电测试,并且性能比较平稳。比电容比对称超级电容器约高一倍,这是因为非对称超级电容器不仅具有双电层电容,还具有由于聚苯胺氧化还原反应产生之赝电容。3mA·cm~(-2)电流密度充放电时,比电容为118.0F·g~(-1),能量密度为100.0Wh·Kg~(-1),功率密度为927.4W·Kg~(-1);历经1000先后充放电循环,比电容为95.1F·g~(-1),能量密度和功率密度分别为67.7Wh·Kg~(-1)和860.3W·Kg~(-1)。 NH602锂离子电解液非超级电容器电化学性能不佳。充电曲线在2.5V上述出现拐点,并导致充电时间过长,并且随着循环的开展,充电时间越来越短,表明2.5V上述所充的功效被电极表面物质的不可逆反应所消耗掉。穿越对电极进行SEM、CV、EIS高考分析他原因可能为在测试过程中,聚苯胺在NH602锂离子电解液中主体性较差,并且表面的聚苯胺小颗粒发生了解聚与自聚,聚苯胺表面变光滑,有效表面积下降,降低比电容。聚苯胺在NH602锂离子电解液中电阻过大,到达了多少数量级,这可能也是导致非对称超级电容器电化学性能较差的缘故之一。
【学位授予单位】:中华海洋学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【列入号】:TM53

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