超级电容中介电衰减规律的研究

发布时间：2020-05-14 12:08

【摘要】：介电常数随着系统的离子浓度的增加而降低的现象就叫做介电衰减。在稀溶液中,介电衰减是呈线性变化的,然而,在溶液浓度很高的情况下,介电衰减规律却是未知的。因此,研究溶液的介电衰减现象显得尤为重要。在本文中,根据受限原始模型(restricted primitive mOdel,RPM),利用 Acher 的动态密度泛函理论(dynamic density fumction theory,DDFT)研究了介电常数对超级电容的影响,我们的研究结果显示,相同电压下,电极表面离子密度随着介电常数的增加而减少;当电压增大时,双电层间距离随介电常数的减小而减小。当电压增大到一定值后,无论介电常数是大是小,电容器的电荷量是趋于一个定值,静电势逐渐趋于传统静电势。在局部离子密度较高的情况下,介电常数与离子密度不再呈线性关系,而是非线性关系。基于在中、低浓度时满足已为实验验证的介电常数随浓度的变化规律,我们提出了高浓度时介电常数随浓度变化的关系式。通过对比别人拟合的公式,我们的关系式更具有普遍性和实用性。希望本文对介电衰减现象研究所用的方法和取得的成果对介电衰减现象的深入研究有一定的推动作用。
【图文】：

图１．２双电层电容器充电时电位分布情况逡逑

第二章介电常数对超级电容充电特性影响的定性研究逡逑２．１传统的电化学动力学模型逡逑考虑一个如图２－１所示的电化学系统模型，，图２－１左边是两平行板电极之间逡逑的充电示意图。假设受限的原始模型（ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ邋ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ邋ｍｏｄｅｌ，邋ＲＰＭ）中的溶剂逡逑是连续的电介质，把相同大小的球形阳离子和阴离子注入在两个平行板电极之逡逑间。两个平行电极板的距离为２Ｌ，是阳离子和阴离子直径的几倍到几十倍之间逡逑（即１－２数量级间），因此是一个典型的超级电容模型［６８，６９］。虽然这个超级电容逡逑模型看起来很简单，但是它可以很好地描述电化学系统中一些瞬时行为，也可以逡逑捕捉双电层（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ邋Ｄｏｕｂｌｅ邋Ｌａｙｅｒ，ＥＤＬ）电容器的一些基本特征［６６，７（）］。逡逑逦（ａ）￣＞１逦＾邋°逡逑ｐ邋ｃ逦｜邋Ｑ（ｆ）邋＝邋Ｑ０（ｌ－ｅ＾）逡逑．ＭＡ＇ｆ邋＼Ｌ逦，逡逑图２－１描述电容器的充电过程。其中电解质溶液懫用ＲＰＭ模型
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM53

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本文编号：2663330