超級電容器電極材料及相關技術的研究.pdf

1、超級電容器是一種介于傳統(tǒng)靜電電容器和二次電池之間的新型儲能裝置。它具有功率密度高、能量密度高、壽命長、充放電效率高、無污染等特點。利用超級電容器和電池組成混合動力系統(tǒng)，能夠很好的滿足電動汽車啟動、加速等高功率密度輸出場合的需要。另外它也能用作電路元件、小型用電器、直流開關電源等用途，具有廣闊的應用前景，近年來已經(jīng)成為研究的熱點。根據(jù)儲能原理，超級電容器可以分為雙電層電容器和法拉第準電容器兩種類型。電極材料主要有碳材料、金屬氧化物和導電聚

2、合物。本文選定高比表面積碳納米材料、廉價的氧化改性氫氧化鎳為電極材料，通過X射線衍射(XRD)、X射線光電子能譜(XPS)等對電極材料進行了表征，結(jié)合恒流充放電測試對電極材料的電容特性進行了考察，系統(tǒng)地研究了超級電容器的電極材料制備工藝、電容特性和電容形成機理。主要研究內(nèi)容如下： 1.研究了以煙煤為原料，微波為加熱源，堿金屬氫氧化物為活化劑制備超級電容器用高比表面積活性炭。微波加熱法具有污染小、加熱效率高、操作控制容易等優(yōu)點。微

3、波輻射煙煤制備活性炭時，活化劑的用量及微波輻射時間對活性炭的吸附性能、收率、電容性能影響很大。在微波功率為800W、活化時間為7分鐘、KOH與煙煤的質(zhì)量比為3的條件下制備的活性炭，其亞甲基藍吸附值達598mg/g，其比電容量達到72.4F/g.另外以此活性炭作為電極材料的超級電容器具有良好的充放電性能，既可以小電流長時間放電，又可以大電流短時間放電，并且具有良好的充放電循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過400次以上充放電循環(huán)后活性炭的比電容下降仍不超過5

4、％。 2.研究了在以KOH水溶液為電解質(zhì)溶液時，不同正/負極質(zhì)量比的炭基雙電層電容器的電化學行為。實驗發(fā)現(xiàn)當正/負極質(zhì)量比約為1.5∶1時，電容器的比電容量最大，可達62.6F/g：其工作電壓可以提高至1.2V，可以有效改善炭基雙電層電容器的能量密度；而且雙電層電容器的內(nèi)阻最小，功率性能最佳。 3.研究了在活性炭中摻入一定量的氧化改性氫氧化鎳作為超級電容器的正極活性物質(zhì)，通過恒流充放電測試考察了摻入氧化改性氫氧化鎳的活性