鉛酸-活性炭混合超級(jí)電容器的研究.pdf

1、摘要摘要超級(jí)電容器因其具有高比功率、大電容和循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，成為一種新型的儲(chǔ)能裝置，在移動(dòng)通信、信息技術(shù)、消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車、航空航天和國(guó)防科技等領(lǐng)域具有重要和廣闊的應(yīng)用前景，在世界范圍內(nèi)引起了極大關(guān)注。目前超級(jí)電容器的研究主要集中在以下兩個(gè)方面:一、尋找更高比容量的材料，采用的方法包括改良己有材料的合成方法，拓展工作電位窗口，尋求新的超級(jí)電容器電極材料等。二、提高材料的能量輸出特性，即在最大限度內(nèi)提高材料的比功率。本文選定二氧化鉛和

2、活性炭作為超級(jí)電容器的電極材料，結(jié)合多種電化學(xué)研究手段和材料研究測(cè)試方法，系統(tǒng)地研究了超級(jí)電容器的材料制備、電極制備及其參數(shù)的優(yōu)化。這一研究體系具有比功率高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)改進(jìn)和提高鉛酸電池性能具有實(shí)際參考價(jià)值。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出以下結(jié)論:1、在lmolLHZS仇溶液中，采用循環(huán)伏安法將鉛工作電極在1.02.OV電壓范圍內(nèi)氧化得到的二氧化鉛電極放電性能優(yōu)于恒電流和恒電勢(shì)法制備的二氧化鉛電極，并且從掃描電鏡圖和X射線衍射測(cè)試

3、結(jié)果得到了驗(yàn)證。2、通過(guò)考察掃描速率、硫酸濃度、反應(yīng)溫度、添加劑及其濃度對(duì)二氧化鉛電極放電性能的影響，得出了制備二氧化鉛電極的最佳工藝條件:反應(yīng)溫度400C掃描速度IOmVs0.05molLKC104和ImolLH2SO4混合溶液，反應(yīng)時(shí)間3h此時(shí)二氧化鉛電極的放電性能最好。3、活性炭電極組成的雙電層電容器在硫酸溶液中表現(xiàn)出良好的電容性能，活性炭電極具有良好的循環(huán)可逆性，電極的容量完全由雙電層電容提供。在影響活性炭電極比容量的各因素中，

4、隨著電極中PVDF粘結(jié)劑含量的增加，活性炭比容量下降，采用5%的粘結(jié)劑效果最好電極比容量隨著導(dǎo)電劑SuperP含童的增大而增大厚度較薄的電極有利于獲得較大的比容量:隨著放電電流的增加，電極比容量呈逐漸下降趨勢(shì).當(dāng)電極以活性炭:SuperP:PVDF=85:10:5的比例配置，以5uiA的電流放電時(shí)，活性炭電極最大比容量可達(dá)335.04Fga4、以二氧化鉛電極為正極，活性炭電極為負(fù)極，組裝成鉛腳活性炭混合超級(jí)電容器，并研究了其循環(huán)伏安、恒

5、流充放電、交流阻抗等電化學(xué)特性。結(jié)果表明該混合電容器具有電容特性，電容器工作時(shí)，既有雙電層電容的貢獻(xiàn)，又包含Supercapacitorshavealreadybeenusedwide扮inmanyapplicationsbecauseoftheirexcellentpropertiessuchashighspecificpowerlargecapacitanceandlongcyclelife.Thepromisingareasofa

6、pplicationofsupercapacitorsincludemobiletelecommunicationinformationtechnologyconsumerelectronicselectricvehiclesmilitaryandaviation及aerospacesupercapacitorresearchhas山awnmoreattentionthroughouttheworldinrecentyears.Curr

7、entstudiesonsupercapacitorsaremainlyfocusedonthefollowingtwoaspects:oneistheexplorationofsomeadvancedmaterialswi山hi沙specificcapacitanceincludingthemodificationofexistingsynthesismethodsandtheexpansionofelectrochemicalwin

8、dowandthequestfornewelectrodematerials也。。山eristoenhance也。powerproperty山atistoincreasethespecificpowerdensitywithinthemaximumlimit.Choosingleaddioxidesandactivatedcarbonaspositiveandnegativeelectrodematerialsrespectivelyb

9、yintegratingvariouselectrochemicalandmaterialmethodsthisdissertationhasinvestigatedtheinfluenceofpreparationconditionsoftheelectrodematerialonpropertiesofsupercapacitorsandtheparametersforoptimizedperformancewereobtained

10、.ThisPbO2H2SO4ACsystemhastheadvantagesofhighpowerlongcyclelifeandlowcost比usitwillprovidevaluablereferencetopracticalimprovementofleadacidbatteries.Throughaseriesofelectrochemicalexperimentsthefolowingconclusionsweredrawn

11、:1.LeaddioxideelectrodeswereelectrochemicalypreparedinI.OmolLH2S認(rèn)solutionbymeansofthepotentiostaticgalvanostaticandcyclevoltammetrictechniques.ThedischargepropertiesofPbO2anodiclayerprepared坷CVtechniqueinthepotentialrang

12、e1.02.OV~foundtobethebestamongthethreemethodsgivingrisetohighercapacity.Theresults~alsoconfirmed妙scanningelectronmicroscopyandXraydifractionanalysis.2.TheinfluenceofscanrateconcentrationofH2SO4solutionreactiontemperature