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导电剂对氧化钌基超级电容器电极材料性能的影响

发布时间:2020-01-21 11:45
【摘要】:采用液相共沉积法合成了RuO2/AC复合电极材料,用扫描电镜对不同导电剂材料的形貌进行表征,进而通过循环伏安法、恒流充放电、交流阻抗谱研究了不同导电剂对RuO2/AC复合电极材料超级电容器性能的影响。结果表明,在38%(质量分数)的H2SO4溶液中,电流密度为2 m A/cm2,以CNTs、AB、KS6、Super PLi为导电剂时比容量和ESR分别为689,556,574和512 F/g,0.19,0.36,0.32和0.41Ω。
【图文】:

循环伏安曲线,导电剂,循环伏安曲线


2/AC复合电极的电化学性能测试2.4.1循环伏安测试测试仪器选用武汉科斯特CS2350型双单元电化学工作站。采用三电极体系以铂片电极作为辅助电极,汞-硫酸亚汞电极(Hg/Hg2SO4/SO42-)作为参比电极,上述制备的不同导电剂下的研究电极作为工作电极,电解液为38%(质量分数)的硫酸溶液,扫描速度为5mV/s,扫描电位范围为0~1V,由式(1)得到复合电极材料的比容量Csp=∫IdVS×ΔV×m(1)式中,Csp为单电极比容量;I为响应电流;m为单电极活性物质的质量;S为扫描速度;ΔV为电势窗口范围。图1所示为添加不同导电剂AB、KS6导电石墨、SuperPLi导电碳黑、CNTs下制备的RuO2/AC复合电极的循环伏安曲线。图1加入不同导电剂时RuO2/AC复合电极材料的循环伏安曲线Fig1CyclevoltammogramsofRuO2/ACcompositeelec-trodewithdifferentconductiveagents从图1可以看出,RuO2/AC复合电极在不同的导电剂下循环伏安曲线都具有较理想的矩形特征,具有明显的电容特性,在扫描电位方向发生改变时电流都表现出了快速的响应,表明复合电极在充放电过程中动力学可逆性良好,且在扫描电势范围内(0~1V)没有明显的氧化还原峰,复合电极的电容主要来自RuO2的法拉第氧化还原反应,通过发生在电极表面的二维或准二维法拉第反应来存储电荷。从图1可以看出,加入导电剂CNTs的循环伏安曲线响应电流最大,,表明其容量最大,其次是KS6石墨和AB,SuperPLi容量最小,从图2电势和比容量曲线关系中可以更加直观地看到不同导电剂下比容量的变化情况。2.4.2恒流充放电测试采用两电极体系,将两个完全一样的研究电极组装成扣式模拟电容器。采用武汉蓝电电池测试系统CT2001A对组装的模拟电容器在恒定电流密度为2

导电剂,比容量


ductiveagents从图1可以看出,RuO2/AC复合电极在不同的导电剂下循环伏安曲线都具有较理想的矩形特征,具有明显的电容特性,在扫描电位方向发生改变时电流都表现出了快速的响应,表明复合电极在充放电过程中动力学可逆性良好,且在扫描电势范围内(0~1V)没有明显的氧化还原峰,复合电极的电容主要来自RuO2的法拉第氧化还原反应,通过发生在电极表面的二维或准二维法拉第反应来存储电荷。从图1可以看出,加入导电剂CNTs的循环伏安曲线响应电流最大,表明其容量最大,其次是KS6石墨和AB,SuperPLi容量最小,从图2电势和比容量曲线关系中可以更加直观地看到不同导电剂下比容量的变化情况。2.4.2恒流充放电测试采用两电极体系,将两个完全一样的研究电极组装成扣式模拟电容器。采用武汉蓝电电池测试系统CT2001A对组装的模拟电容器在恒定电流密度为2mA/cm2条件下进行充放电测试,其电位范围为0~1V,超级电容器的比容量根据放电曲线式[12](2)计算Csp=I(T2-T1)m(Vmax-12Vmax)(2)式中,Csp为电容器的比容量,F/g;I为放电电流,A;T1和T2分别为放电过程所对应放电电压Vmax和12Vmax,单位分别为s和V;m为两个电极活性物质的质量总和,g。图2加入不同导电剂时RuO2/AC复合电极材料比容量的变化Fig2Specificcapacityvsvoltagewithdifferentconductiveagents图3为添加不同导电剂下组装的模拟电容器在电流密度为2mA/cm2时的恒流充放电曲线。图3添加不同导电剂时RuO2/AC复合电极恒流充放电曲线Fig3Galvanostaticcharge-dischargeofRuO2/ACcom-positeelectrodeaddwithdifferentconductivea-gents从图3可以看出,不同导电剂下制备的R

【共引文献】

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