活性炭超級(jí)電容器及其材料改性研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種介于化學(xué)電源和傳統(tǒng)靜電電容器之間的新型儲(chǔ)能器件，具有高功率密度、高能量密度、超長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn)，在諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前對(duì)超級(jí)電容器的研究主要集中在高性能電極材料的制備上，考察指標(biāo)也單一的局限于比電容，很少對(duì)其制備工藝和其它性能指標(biāo)做評(píng)價(jià)。本文采用工業(yè)超電容活性炭，對(duì)水與非水兩種體系的超級(jí)電容器做了系列研究，并對(duì)微孔活性炭材料進(jìn)行了改性。 通過(guò)壓片方法制備的扣式水系超級(jí)電容器，其最佳工藝為電極中粘結(jié)劑P

2、TFE含量5％、導(dǎo)電劑乙炔黑含量5％、電極成型壓力10 MPa、電極載炭量13～26 mg/cm2、電解液KOH濃度6 mol/L，1A/g電流密度下單電極比電容在270 F/g以上，內(nèi)阻較小，恒流充放電循環(huán)2500次零衰減，漏電流0.75 mA，自放電70 h開(kāi)路電壓在0.7 V以上，但大功率放電電容衰減嚴(yán)重，材料有待改善。 比較了銨、鈉、鉀的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽水溶液作為超電容電解液的性能，其性能主要依賴陰離子。氯化物的比

3、電容最大，但由于Cl的腐蝕性，其循環(huán)性能差；硝酸鹽比電容較低，循環(huán)性能亦不好，不適合做超電容電解液；硫酸鹽的電容特性最好，循環(huán)性能穩(wěn)定，但硫酸銨比電容低，鈉、鉀硫酸鹽溶解度小導(dǎo)致內(nèi)阻大，改良后很有潛力。 考察了活性炭物理性能、電解液和隔膜對(duì)有機(jī)超級(jí)電容器性能的影響，并對(duì)水與非水兩個(gè)體系性能做了比較，結(jié)果表明，活性炭的比表面積、中孔率、灰分是影響超電容性能的關(guān)鍵因素；LiPF6/(EC+EMC+DMC)不適合做雙電層電容器的電解液

4、，Et4NPF4/PC循環(huán)性能優(yōu)于而比電容低于MeEt3NPF4/PC；隔膜厚度對(duì)內(nèi)阻和自放電影響很大。有機(jī)體系對(duì)活性炭的物理性能指標(biāo)比水系要求更嚴(yán)格。 采用ZnCl2二次活化對(duì)微孔活性炭擴(kuò)孔，中孔率有所提高，大功率特性有所改善，但效果不佳。 采用硝酸氧化熱處理對(duì)活性炭進(jìn)行表面改性，較低硝酸濃度、500℃熱處理得到的官能團(tuán)種類和含量最有利于比電容的提高，低電流密度下有機(jī)系中比電容從146 F/g增加到163 F/g，但電