超级电容器氯盐水系低温电解液的研究

发布时间：2017-09-04 07:09

  本文关键词：超级电容器氯盐水系低温电解液的研究

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【摘要】：电解液是影响超级电容器的性能的主要因素之一,水系电解液具有环境友好、应用广泛等优势。而在低温条件下,中性电解液会凝固成固体而使超级电容器停止工作。因此,开发具有良好的电化学性能的低温中性水系电解液具有十分重要的意义。甲酰胺(FA)和水(H2O)的混合溶液具有最低凝固点,并进一步研究了FAH2O及其氯盐体系的低温相平衡关系,然后以FA-H2O的氯盐溶液为电解液,以碳纳米管为电极,探讨了超级电容器的低温性能。具体内容如下:1)分别采用混酸法和表面活性剂法处理碳纳米管并制备其悬浮液。比较碳纳米管悬浮液分散程度,制备相应电极,通过循环伏安法测试其比电容。结果表明:混酸法处理的多壁碳纳米管具有较高的比电容,制备电极所需悬浮液的适宜体积为15μL。2)通过凝固点测定实验,研究了FA-H2O及其氯盐体系的低温相平衡关系,并绘制了步冷曲线和相图。结果表明:FA:H2O=3:2(vol)时,FA-H2O体系具有最低凝固点(-47.4℃);在实验条件可测范围内,以此体积比的FA-H2O混合溶剂所配制的氯盐体系均具有最低液-固转变温度:0.5 mol·L-1 Ca Cl2/FA:H2O(3:2,vol)为-55℃;0.5 mol·L-1 Na Cl/FA:H2O(3:2,vol)为-52℃;1 mol·L-1Na Cl/FA:H2O(3:2,vol)为-55.1℃;0.5 mol·L-1 KCl/FA:H2O(3:2,vol)为-47℃;1 mol·L-1 KCl/FA:H2O(3:2,vol)为-54.5℃;1.5 mol·L-1 KCl/FA:H2O(3:2,vol)为-55.8℃;2 mol·L-1 KCl/FA:H2O(3:2,vol)为-54℃;0.5 mol·L-1Li Cl/FA:H2O(3:2,vol)为-48.9℃;1 mol·L-1 Li Cl/FA:H2O(3:2,vol)为-57.2℃。3)以酸化多壁碳纳米管为电极材料制备工作电极,以具有最低液-固转变温度的各氯盐溶液为电解液,石墨棒为辅助电极,Ag/Ag Cl电极作参比电极,利用循环伏安法和恒流充放电法测试超级电容器性能,电压范围为-0.3~0.7 V,扫描速率为100 m V/s。结果表明:在-60℃时,电解液为2 mol·L-1 Ca Cl2/FA:H2O(2:3,vol)时比电容最大(45.54 F/g),具有较好的低温性能。
【关键词】：超级电容器 碳纳米管 氯盐 电解液 低温
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O646.1;TM53
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 文献综述10-22
• 1.1 超级电容器概述10-13
• 1.1.1 超级电容器的简介10
• 1.1.2 超级电容器的分类10-12
• 1.1.3 超级电容器的特点及应用12-13
• 1.2 碳纳米管在超级电容器中的应用13-17
• 1.2.1 碳纳米管制备及其改性研究13-15
• 1.2.2 碳纳米管的分散15-16
• 1.2.3 碳纳米管用于超级电容器电极材料的研究16-17
• 1.3 超级电容器电解液研究进展17-20
• 1.3.1 有机电解液17-18
• 1.3.2 水系电解液18-20
• 1.4 甲酰胺的性质及应用20-21
• 1.4.1 甲酰胺的性质20
• 1.4.2 甲酰胺的应用20-21
• 1.5 研究目标与内容21-22
• 1.5.1 研究目标21
• 1.5.2 研究内容21-22
• 第2章 碳纳米管电极的制备及电化学性能测试22-31
• 2.1 实验试剂与仪器22-23
• 2.1.1 实验试剂22
• 2.1.2 实验仪器22-23
• 2.2 超级电容器的性能表征23-24
• 2.2.1 循环伏安法23-24
• 2.2.2 恒电流充放电测试24
• 2.3 碳纳米管电极的制备24-25
• 2.3.1 石墨棒的处理24
• 2.3.2 碳纳米管悬浮液的制备24-25
• 2.3.3 碳纳米管电极的制备25
• 2.4 实验结果及讨论25-30
• 2.4.1 单壁碳纳米管电极的制备25-28
• 2.4.2 多壁碳纳米管电极的制备28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第3章 氯盐水系低温电解液的凝固点测定31-43
• 3.1 实验部分31-33
• 3.1.1 实验试剂31
• 3.1.2 实验仪器31
• 3.1.3 电解液的配制31-32
• 3.1.4 实验过程32
• 3.1.5 技术路线32
• 3.1.6 凝固点的测定方法32-33
• 3.2 电解液的凝固点测定33-42
• 3.2.1 甲酰胺和水的相平衡关系33-34
• 3.2.2 氯盐电解液的相平衡关系34-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第4章 氯盐体系碳纳米管超级电容的低温电化学性能测试43-55
• 4.1 实验部分43-44
• 4.1.1 实验过程43
• 4.1.2 技术路线43-44
• 4.2 结果与讨论44-54
• 4.2.1 碳纳米管在低温电解液中的循环伏安性能表征44-48
• 4.2.2 碳纳米管在低温电解液中的恒电流充放电性能表征48-53
• 4.2.3 混酸处理的碳纳米管电极涂层的形貌分析53-54
• 4.3 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 致谢61-62
• 学校导师简介62-63
• 企业导师简介63-64
• 作者简介64-65
• 学位论文数据集65

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本文编号：790037