薄液层超级电容器的制备及其电化学性能研究

摘要

传统超级电容器由于低比能量及在电化学反应中电极材料的膨胀和收缩，导致其循环寿命急剧缩短，从而限制了超级电容器在实际生活中的广泛应用。薄液层超级电容器通过电解液的氧化还原反应进行电能的储存和释放，此过程中固相物质不参与任何反应，无相变产生，具有优异的循环性能，电解液中活性物质的含量决定了超电容的容量，因此可通过调节电解液的浓度来优化薄液层超级电容器的比能量。本文主要对薄液层超级电容器的结构组成、储能原理及关键制备技术等进行了深入的剖析。
　　本论文采用SEM研究了多孔电极的结构特征，由于表面张力的作用使得电解液固定在多孔电极孔隙内，吸附在碳纳米管表面不随意流动，电解液传质到碳纳米管表面所需的时间短，超级电容器电芯具有超大倍率特性。并用统计分析方法得出制备的多孔电极的一致性良好。
　　本论文还研究了不同浓度电解液对电性能的影响，最终采用2.0mol/L的电解液组装了75mAh和150mAh超级电容器单体电芯，通过恒流充放电测试，研究了薄液层超级电容器的倍率性能、低温性能、库伦效率和循环寿命，并分析了测试设备的采样精度对超级电容器循环寿命的影响。
　　最后，研究了不同导线形式、是否有降温措施对超级电容器模块循环寿命的影响，得到如下结论：①焊接过程中必须有降温措施才能保证超级电容器的循环寿命，②采用铜镀镍带作为导线更有利于超级电容器循环寿命的发挥，③超级电容器模块测试（或使用）过程中必须全程降温，以保证超级电容器的循环寿命。本论文中模块循环寿命的最好水平达到7000次。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 超级电容器的概述

1.3 超级电容器的技术研究进展

1.4 超级电容器的应用领域

1.5 本文的主要研究内容

第2章 实验材料与实验方法

2.1 实验材料与药品

2.2 实验仪器与设备

2.3 实验前准备

2.4 多孔电极的制备

2.5 超级电容器单电芯的组装

第3章 电解液浓度及多孔电极性能研究

3.1电解液浓度标定

3.2电解液浓度的研究

3.3电极材料的表征

3.4多孔电极的性能测试

3.5 本章小结

第4章 超级电容器的电化学性能测试与分析

4.1超级电容器单电芯的电化学性能测试与分析

4.2 超级电容器模块的电化学性能测试

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢

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