添加不同导电剂对超级电容器性能的影响

摘要

超级电容器是介于充电电池与传统电容器之间的一种新型能源器件。它功率密度大、能量密度高、寿命长、工作温限宽、电压记忆性好、免维护，是一种新型、高效、实用的能量储存装置，在众多领域得到了越来越广泛的应用。电极材料是决定超级电容器性能的主要因素之一。活性炭具有价格低廉、成型性好、电化学稳定性高、技术成熟等特点，是超级电容器最早采用的电极材料，一直以来也是人们的研究重点之一。
　　 本论文以活性炭YK1和YP17为电极材料，组装成水系和有机系的双电层电容器。通过恒流充/放电、循环伏安特性以及交流阻抗等测试手段，系统考察了不同导电剂的添加对双电层电容器电容特性的影响。实验结果表明：
　　 1.在水系双电层电容器中，采用活性炭YK1为电极材料,以Vxc-72为导电剂时，导电剂加入比例为15％时双电层电容器质量比电容达到最大，恒流充放电电流密度为50mA/g时达245.1F/g；以微粉石墨为导电剂时，导电剂加入比例为10％时双电层电容器质量比电容达到最大，恒流充放电电流密度为50mA/g时达232.5F/g。添加两种导电剂组装的双电层电容器均表现出较好的倍率特性；循环伏安和交流阻抗测试结果也表明其均具有良好的电容特性。
　　 2.在有机系双电层电容器中，采用YP17为电极材料，分别以VGCF、Vxc-72和微粉石墨为导电剂时，在相同的比例下，导电剂采用微粉石墨的电极材料具有较好的电容特性和倍率特性，效果最佳。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 超级电容器的发展历史与现状

1.2 超级电容器的分类

1.3 超级电容器的结构及工作原理

1.3.1 扣型超级电容器的基本设计特征

1.3.2 超级电容器的工作原理

1.4 超级电容器电极材料的研究进展

1.4.1 炭材料

1.4.2 金属氧化物以及水合物材料

1.4.3 导电聚合物

1.5 超级电容器用电解液的研究进展

1.5.1 水系电解液

1.5.2 有机电解液

1.5.3 固体电解质和凝胶电解质

1.6 超级电容器的优点

1.7 超级电容器的应用前景

1.8 本研究的选题思想和研究内容

第二章 实验部分

2.1 原料与试剂

2.1.1 所用原料的来源

2.1.2 化学试剂

2.2 活性炭YK1和YP17的预处理

2.3 模拟双电层电容器的构造与装配

2.3.1 模拟双电层电容器的构造

2.3.2 模拟双电层电容器电极的装配

2.4 模拟双电层电容器检测仪器

2.4.1 恒电流充放电测定

2.4.2 循环伏安测定

2.4.3 交流阻抗测试

2.5 仪器分析测试方法和条件

2.5.1 比表面积和孔结构分析

2.5.2 扫描电子显微镜(SEM)观察

第三章 不同导电剂对水系双电层电容器性能的影响

3.1 引言

3.2 活性炭YK1的结构表征与讨论

3.2.1 活性炭的形貌观察

3.2.2 比表面积及孔结构的测定

3.3 不同导电剂对双电层电容器电容特性的影响

3.3.1 导电剂Vxc-72的加入对双电层电容器电容特性的影响

3.3.2 导电剂微粉石墨的加入对双电层电容器电容特性的影响

3.4 本章小结

第四章 不同导电剂对有机双电层电容器性能的影响

4.1 前言

4.2 活性炭YP17的结构表征与讨论

4.2.1 活性炭的形貌观察

4.2.2 比表面积及孔结构的测定

4.3 导电剂的种类对有机系双电层电容器电容特性的影响

4.3.1 循环伏安特性

4.3.2 交流阻抗性能

4.3.3 恒电流充放电特性

4.4 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢