论文部分内容阅读
超级电容器作为一种新型储能元件,兼有传统物理电容器功率密度大和充电电池能量密度高的优点,近年来已经成为国内外能源领域的研究热点之一。电极材料是决定超级电容器性能的重要因素,碳材料具有成本低、比表面积大、电化学性能稳定等特征,一直是首选的电极材料。本研究以实验室自制14种比表面积范围为548～1932 m2·g-1的活性炭为电极材料,以1 mol·L-1 H2SO4溶液为电解液,采用静滴接触角测量仪测定活性炭的润湿性能,用循环伏安和恒流充放电等方法研究了模拟电容器的比电容、能量密度、内阻和漏电流等特性。为保证所制模拟电容器的稳定性和测试结果重现性,进行了电容器制作工艺的研究,最终选用的不锈钢模型具有装配简单、重复性好等特点。结果表明,炭电极B7、B11、B12润湿时间在10 s以内,其余的炭电极润湿时间范围为2～1900 min。在10 mV·s-1的扫描速率下,炭电极B14具有良好的稳定性和可逆性,循环伏安曲线呈现出近似矩形,表现为典型的双电层电容特性。在17 mA的恒电流下,对14种模拟电容器进行了充放电测试,得到的比电容为42～167 F·g-1,能量密度为4.73～18.79 Wh·kg-1,其中C14的比电容高达167 F·g-1,能量密度为18.79 Wh·kg-1,内阻为0.91Ω,漏电流仅0.48 mA,C4的循环寿命达8000次,说明本实验室自制的活性炭适合用作电容器电极材料。研究发现电容器比电容随活性炭比表面积和孔容增大而增大;活性炭灰分含量越高,所制得的双电层电容器比电容越小。通过酸洗的方法提高了AS11的比表面积,CS11的比电容显著提高,由67 F·g-1增至110 F·g-1,增幅高达64%,内阻由2.43Ω减至1.93Ω。分别采用850℃和950℃对活性炭A13进行热处理,活性炭比表面积略有降低,对应的EDLC比电容也相应减小,充放电曲线和循环伏安曲线显现出更典型的双电层电容特性。