论文部分内容阅读
超级电容器是介于化学电源和静电电容器之间的新型能源器件,按工作介质可分为水系和非水系,有机电解液超级电容器属于非水系,其电解质溶液为有机溶液。在有机电解液超级电容器中,绝大部分是以碳材料作电极材料的双电层电容器,本实验研究的超级电容器也是这种类型。 本文主要采用循环伏安法、交流阻抗法、恒电流充放电法以及等效串联内阻测试等手段对有机电解液超级电容器及其电极的性能进行了初步研究。实验发现以泡沫镍作集流体,活性炭在1mol/L的LiPF6/EC+DMC溶液中表现电容特性,测得等效串联内阻为3Ω,电流密度为5mA/cm2时单体电容的比容量达到22.1F/g,但循环性能有待改善。对活性炭进行活化处理后发现用65%硝酸和98%硫酸处理后,活性炭比容量有很大提高,但电容的漏电流和内阻都有不同程度的增大,10%氨水处理后容量减小,漏电流同样增大。在上述电解液中对电极的工艺进行了改进和优化,得出当以乙炔黑作导电剂,PTFE作粘结剂,电极中活性炭:乙炔黑:PTFE质量比为90:5:5,成形压力20Mpa,碳载量为20mg/cm2时电极的性能最优,用银作参比电极测得单电极的比容量为102.81F/g,内阻为0.9Ω,组成单体电容的比容量为23.13F/g。进一步考察了活性炭在1mol/L的LiClO4/PC和LiClO4/AN溶液中的性能,测试发现在LiClO4/AN电解液中电容单体的内阻仅为1.4Ω左右,比容量与LiPF6/EC+DMC中相仿,电压保持和循环性能不理想,而在LiClO4/PC中虽然比容量和内阻较差,但循环性能相对较好,通过将两者等体积混合,实验得出兼顾比容量、内阻和循环性能的1mol/L LiClO4/PC+AN电解液。由于泡沫镍作集流体电容单体电压只有2V左右,所以实验研究了以铝箔作集流体的电极性能,对电极的制作工艺进行了大量的探索。得出以PVdF作粘结剂,以活性炭:乙炔黑:PVdF=89:5:6的比例所成的活性物质膜,120℃干燥及3Mpa的压力处理后与铝基体的粘结性适中。由此组成的电容器单体可以在3V以上电压工作,但比容量在碳载量为0.09g/cm2时只有17.54F/g,交流阻抗测得的内阻有10Ω左右,不适合于大电流放电,尚需进一步改进。