不同电解液中活性炭电极及其超级电容器的电容性能

发布时间：2017-11-24 01:24

  本文关键词：不同电解液中活性炭电极及其超级电容器的电容性能

  更多相关文章： 活性碳 超级电容器 不同电解液 离子交换膜 电容性能

【摘要】：化石燃料的供应量受限以及气候的变化极大地影响着世界经济体系和生态环境。便携式电子设备和混合动力汽车应用市场的迅速增长，促进了人们对环境友好型高能量资源的迫切需求。作为一种高效、清洁、可持续的能源设备，超级电容器受到了广泛的关注。这是因为超级电容器与传统电容器和电池，燃料电池相比具有功率密度高，循环寿命长，充放电速度快等优势。 电极材料和电解液是超级电容器的关键组成部分，因此能够直接影响超级电容器的性能。金属氢氧化物/金属氧化物和导电聚合物（氧化还原材料）是赝电容器的电极材料，通过氧化还原反应提供较高的电容。然而它们较高的成本以及电化学稳定性差是限制其商业化的一个主要因素。相比而言，碳基电极材料组成的双电层电容器却有着更长的循环寿命。因为双电层电容器在储存电荷时是通过电荷的吸附/脱附过程，是一个物理过程，并不存在氧化还原反应或者是结构的变化。但是双电层电容器却有一个致命的缺点就是容量和能量密度都很低。因此，在超级电容器的制备过程中不仅要提高电容同时应降低成本。为了提高双电层电容器的电容，目前已经有多种途径可以实现。最近报道的提高活性炭的电容的方法就是在电解液中添加氧化还原物质。使其在电解液和电极的表面发生了氧化还原反应，从而贡献了赝电容。 因此本论文的研究目的就是利用低成本的活性炭材料作为电极，通过在电解液中添加氧化还原物质来贡献一部分赝电容来提高活性炭超级电容器的比电容和能量密度。我们所研究的具体内容如下： 首先，以商业化活性炭作为电极材料研究了其电化学性能。研究结果表明该活性炭电极具有较好的双电层电容特性，，活性炭，石墨和粘结剂的配比以及电极的质量对活性炭电极的电容性能具有一定的影响。 为能够同时提高电位窗口和比电容，将碳纤维纸/活性炭电极于不同电解液中进行研究。碳纤维纸/活性炭电极在0.1MKOH+3MKCl溶液中能够获得较高的电位窗口（-1V~0.4V）和比电容（230F/g）。在0.1MKOH+3MKCl混合溶液中 分别加入了0.1MK3Fe(CN)6、0.1MK4Fe(CN)6和0.05MPPD，碳纤维纸/活性炭电极的循环伏安曲线都出现了明显的氧化还原峰，比电容明显增大，比电容的值分别为355F/g，224F/g和353F/g。 组装了四种具有不同电解液的超级电容器，进行电容性能的研究。活性炭/KOH 活性炭/KOH超级电容器在电流密度为1A/g时，比电容为37F/g，能量密度为5.1Wh/kg，功率密度496W/kg；活性炭/KOH+KCl 活性炭/KOH+KCl超级电容器能够获得较宽的电位窗口（0V~1.4V）比电容为40F/g，能量密度为10.9Wh/kg，功率密度为719W/kg；活性炭/KOH+K3Fe(CN)6 活性炭/KOH+K4Fe(CN)6超级电容中产生了赝电容，随着铁氰化钾和亚铁氰化钾浓度的增加，比电容增大，当n=0.4M时达到最大值，比电容为91.7F/g，能量密度为18.34Wh/kg，功率密度为600W/kg；活性炭/KOH+KCl+K3Fe(CN)6 活性炭/KOH+KCl+PPD超级电容器实现了同时获得较高的电位窗口和较高的比电容。比电容为100F/g，能量密度为31.3Wh/kg，功率密度为750W/kg。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM53

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 Chris Reynolds;;超级电容器进展[J];今日电子;2010年01期

2 李晶;赖延清;金旭东;彭汝芳;刘业翔;;超级电容器的制造工艺优化与性能研究[J];电池工业;2010年03期

3 ;超级电容器 新能源的载体[J];电源世界;2010年08期

4 刘春娜;;超级电容器应用展望[J];电源技术;2010年09期

5 刘春娜;;超级电容器及其在新能源汽车中的应用[J];电源技术;2010年12期

6 高晓林;;电容器大家族的新贵—超级电容器[J];电力电容器与无功补偿;2010年06期

7 于凌宇;;世界高端新产品超级电容器技术应用新格局[J];电源技术应用;2010年03期

8 Bob Cerullo;牛纪元;;超级电容器[J];汽车维修与保养;2011年07期

9 ;超级电容器可作为能源驱动电动汽车[J];汽车零部件;2011年04期

10 刘红梅;;由专利信息透视超级电容器电极材料的研究进展[J];电子元件与材料;2011年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵健伟;倪文彬;王登超;黄忠杰;;超级电容器电极材料的设计、制备及性质研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年

2 张琦;郑明森;董全峰;田昭武;;基于薄液层反应的新型超级电容器——多孔碳电极材料的影响[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年

3 马衍伟;;新型超级电容器石墨烯电极材料的研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

4 刘不厌;彭乔;孙s

本文编号：1220537