基于扣式超级电容器电极的制备与特性研究

发布时间：2017-09-24 01:24

  本文关键词：基于扣式超级电容器电极的制备与特性研究

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【摘要】：超级电容器是一种电能储存装置,利用双电层机理或者赝电容机理存储电荷。超级电容器在绿色能源、军事运用、后备电源有着非常广泛的应用。活性炭、导电聚合物等活性材料有着优良的电化学性能,本论文针对活性炭、导电聚合物及其复合活性材料在扣式超级电容器电极中的应用开展研究。主要工作包括扣式电极的制备以及制备工艺的改进、扣式超级电容器导电剂的选择、聚合物-活性炭复合电极的制备与性能的研究。主要研究内容如下:1.对比乙炔黑、导电石墨、superp三种导电剂对扣式超级电容器电极性能的影响,选择适合扣式超级电容器电极的导电剂。实验结果表明,在使用活性炭(AC)为活性物质的情况下,使用乙炔黑为导电剂制备的电极有最好的性能,在1A/g的电流密度下比容量高达81F/g,内阻为5.32?,经过1000次充放电循环后比容保持在74F/g。2.采用导电聚合物聚3,4 乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚吡咯(PPY)作为活性物质制备了扣式超级电容器电极材料。研究结果表明单一聚合物电极的电化学性能较差,在1A/g的电流密度下,PEDOT和PPY电极的比容量分别为10F/g和40F/g。比表面积测试法(BET)和孔径分布测试(BJH)表明聚合物电极的孔径分布不均匀,导致聚合物电极与电解液离子匹配性较差。进一步的研究表明,充放电过程中聚合物的团聚也造成电极电化学性能变差。3.采用球磨方法制备了PEDOT-AC和PPY-AC复合电极材料,并研究了其电化学性能。测试结果表明复合材料中聚合物的含量直接影响复合电极的电化学性能。PEDOT-AC和PPY-AC复合电极的最高比容分别为124F/g和160F/g,聚合物的引入大大改善了复合电极的电化学性能。BET测试表明复合电极有良好的中孔结构分布,使得电解质离子能够在电极表面快速吸附/脱附。
【关键词】：超级电容器 导电剂 导电聚合物 复合电极
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM53
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究工作的背景和意义10
• 1.2 超级电容器简介10-16
• 1.2.1 超级电容器的特点10-11
• 1.2.2 超级电容器的结构11-13
• 1.2.3 超级电容器的材料13
• 1.2.4 超级电容器的性能指标13-16
• 1.3 超级电容器的应用16-17
• 1.3.1 在汽车领域的应用16
• 1.3.2 在太阳能存储系统的应用16-17
• 1.3.3 其他领域的应用17
• 1.4 超级电容器的发展17-18
• 1.5 论文的选题及结构18-20
• 第二章 超级电容器的原理和论文研究方法20-30
• 2.1 双电层原理20-21
• 2.2 基于双电层原理的电极材料21-22
• 2.3 赝电容原理22-25
• 2.3.1 基于氧化还原反应的赝电容23-24
• 2.3.2 基于掺杂-去掺杂的的赝电容24-25
• 2.4 基于赝电容原理的电极材料25-26
• 2.4.1 基于导电聚合物的赝电容电极材料25
• 2.4.2 基于金属氧化物的赝电容电极材料25-26
• 2.5 本课题的主要研究路线26
• 2.6 电极性能测试方法26-30
• 2.6.1 交流阻抗测试（EIS）27-29
• 2.6.2 循环伏安测试（CV）29
• 2.6.3 恒电流充放电测试29-30
• 第三章 不同导电剂对扣式超电电极性能的影响30-48
• 3.1 扣式超级电容器电极的制备30-32
• 3.1.1 扣式超级电容器电极材料的选择30-31
• 3.1.2 扣式超级电容器电极的制备方法31-32
• 3.2 乙炔黑作为导电剂对扣式超级电容器电极性能的影响32-37
• 3.3 导电石墨作为导电剂对扣式超级电容器电极性能的影响37-40
• 3.4 superp作为导电剂对于扣式超级电容器电极性能的影响40-42
• 3.5 三种导电剂对电极性能影响的比较42-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 PEDOT及PEDOT-AC作为扣式超级电容器电极特性研究48-60
• 4.1 PEDOT电极的制备及性能研究48-53
• 4.1.1 PEDOT电极的电化学性能研究49-51
• 4.1.2 PEDOT电极的孔径分布研究51-53
• 4.2 PEDOT-AC复合电极的制备53
• 4.3 PEDOT-AC复合电极的电化学性能研究53-56
• 4.4 PEDOT-AC复合电极的孔径分布研究56-58
• 4.5 PEDOT-AC复合电极的形貌表征58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 第五章 PPY及PPY-AC作为扣式超级电容器电极特性研究60-74
• 5.1 PPY电极的制备及性能研究60-64
• 5.1.1 PPY电极的电化学性能研究61-63
• 5.1.2 PPY电极的孔径分布研究63-64
• 5.2 PPY-AC复合电极的制备64-65
• 5.3 PPY-AC复合电极的电化学性能测试65-68
• 5.4 PPY-AC复合电极的孔径分布研究68-71
• 5.5 PPY-AC电极的形貌表征71-72
• 5.6 本章小结72-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 6.1 总结74-75
• 6.2 本论文需要改进的地方75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-81
• 硕士研究生期间取得的研究成果81-82

【参考文献】

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1 杨红生,周啸,冯天富,汤孝平;电化学电容器最新研究进展 I.双电层电容器[J];电子元件与材料;2003年02期

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本文编号：908568