炭基雙電層電容器高電壓特性的研究.pdf

1、雙電層電容器由于功率密度大、穩(wěn)定性好、循環(huán)壽命長等特點受到廣泛關(guān)注。但是其能量密度較低，限制了其在實際生產(chǎn)中的大規(guī)模應(yīng)用，因此，提高雙電層電容器的能量密度是目前面臨的重要課題。為獲得高能量密度，電極材料不僅應(yīng)具有較高的比電容，還應(yīng)有很好的耐高電壓特性。根據(jù)E=1/2CV2，提高操作電壓，能量密度可獲得平方倍的提高?；钚蕴坎牧嫌捎谄涑杀镜?、孔徑可控、原料來源廣等因素廣泛應(yīng)用于雙電層電容器的電極材料。
　　本文以商品用活性炭作為電極材

2、料，研究從兩方面入手來提高雙電層電容器的工作電壓。一是首次研究了不同溫度氫氣還原對活性炭的性能影響，從而尋找最優(yōu)的處理溫度來提高雙電層電容器的工作電壓；二是首次在有機電解液中詳細的對比了不同正負極質(zhì)量配比對電容器性能的影響，優(yōu)化正負極質(zhì)量配比，從而提高雙電層電容器的工作電壓。
　　對活性炭材料進行不同溫度的氫氣氣氛下高溫處理，并通過多種表征手段對其結(jié)構(gòu)和表面特性的變化進行了分析。結(jié)果表明表面形貌變化微小，在600℃處理的活性炭樣品

3、比表面積和孔體積有所提高，而經(jīng)過高溫處理的樣品比表面積和孔體積都有所降低，表面官能團均有很大的降低?；钚蕴坎牧献鳛榛钚晕镔|(zhì)組裝成電容器，600℃處理的樣品具有較高的容量，很好的穩(wěn)定性和較高的能量密度，表現(xiàn)出最優(yōu)的電化學性能。電壓為3.0 V時能量密度達到了19.5 Wh/kg，而未經(jīng)過處理的樣品僅僅為16.2 Wh/kg。因此，在氫氣氣氛下對活性炭材料進行高溫處理是提高電容器在高電壓下循環(huán)壽命和能量密度的有效途徑。
　　通過組裝正

4、負極質(zhì)量配比分別為0.6:1，0.8:1，1:1，1.2:1，1.4:1的電容器，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量配比為1.2:1時能夠提高雙電層電容器的各項電化學性能。在10 A/g的大電流充放電時，2.7 V的容量保持率為76.4％，3.0 V時為68.4%，3.25 V時為59.4%，均為最高的容量保持率。通過三電極測試，可以清晰的看出正負極在充放電過程中所提供的電位存在不對稱行為，從而為不同質(zhì)量配比的電化學性能差異提供了很好的解釋。因此，可以得出結(jié)論，