碳基電化學(xué)雙電層電容器的研究.pdf

1、電化學(xué)電容器是一種介于電池與傳統(tǒng)靜電電容器之間的一種儲能器件，與傳統(tǒng)靜電電容器相比有更大的能量密度，與蓄電池相比又有更高的功率密度，更長的循環(huán)使用壽命，因而電化學(xué)電容器在脈沖裝置，能量存儲和復(fù)合電源系統(tǒng)方面有重要的應(yīng)用。目前電化學(xué)電容器的研究主要集中在碳基雙電層電容器和金屬氧化物(包括導(dǎo)電聚合物)贗電容器的研究開發(fā)上。 本文選用活性炭作為電極材料制備了電化學(xué)電容器電極和模擬電容器，通過循環(huán)伏安測試，恒電流充放電測試和交流阻抗測試

2、研究電極和電容器的性能。研究表明：本實驗所制電極和組裝的電容器具有典型的電容器特征。恒電流充放電測試表明：電容器的循環(huán)性能良好，充放電效率達到909/0以上，在10mA(0.25A/g)的電流密度下，單電極質(zhì)量比電容達到137.5F/g，通過對電容器充放電測試時單電極電位變化的研究表明，電容器的容量主要受正極限制，在10mA(0.25A/g)的電流密度下，正極質(zhì)量比容量為103.13F/g，而此時負極的比容量為187.96F/g；此外正

3、極的內(nèi)阻也大于負極。 根據(jù)化學(xué)電源中的緩釋劑的原理，研究了在堿性電解液中加入適量硫脲對電極和電容器性能的影響。結(jié)果表明，在20mA(0.5A/g)的電流密度下，添加硫脲使電容器的電容值從107.6F/g提高到137.5F/g；在其他不同電流密度下的測試也證明加入硫脲后，電容器的電容值增加20％左右。通過200次的循環(huán)充放電測試表明電容器的循環(huán)性能得到明顯改善。通過交流阻抗實驗和恒壓充電測試，認為電容值增加的原因是由于硫脲抑制了電

4、解液離子的擴散過程而引起，而循環(huán)性能的改善得益于硫脲分子在電極表面一定的吸附作用。 采用浸漬法制得了含有氫氧化亞鐵的碳材料，用此碳材料制成電極并與未處理活性炭電極組裝成非對稱的模擬電容器，通過恒電流充放電測試表明，當(dāng)復(fù)合電極為正極時，電容值并沒有明顯變化。而當(dāng)復(fù)合電極為負極時，電容器的電容值有較為明顯的增加，在10mA的電流密度下，單電極比容量增加約18％左右。理論分析表明，這可能是由于當(dāng)復(fù)合電極為負極時在電極上發(fā)生的法拉第反應(yīng)