活性電解質(zhì)增強(qiáng)超級(jí)電容器的自放電現(xiàn)象研究.pdf

1、活性電解質(zhì)增強(qiáng)超級(jí)電容器(AEESC)是指通過(guò)溶解在電解液中的氧化還原活性的物質(zhì)存儲(chǔ)電荷的一類贗電容超級(jí)電容器。AEESC不僅能具有高比電容，和良好的速率性能，而且易于制造，因此在電儲(chǔ)能領(lǐng)域有很好的發(fā)展前景。目前大部分研究工作都集中在提高AEESC的比電容、能量密度、功率密度上，忽略了其能量存儲(chǔ)能力，即自放電現(xiàn)象的研究。能量保存率是電容器在實(shí)際應(yīng)用中的一個(gè)重要性能指標(biāo)，低能量保存率（快速自放電）意味著器件存儲(chǔ)的電荷快速自發(fā)地耗散，從而嚴(yán)

2、重限制器件的應(yīng)用范圍。
　　在本文中，我們首先從理論和實(shí)驗(yàn)上系統(tǒng)地研究了AEESC的自放電機(jī)理，發(fā)現(xiàn)活性電解質(zhì)在兩電極間的遷移是引起AEESC快速自放電的主要原因。據(jù)此，我們提出了兩種基本方案，用于解決該電容器快速自放電的問(wèn)題:(1)使用選擇性透過(guò)隔膜阻斷活性電解質(zhì)在器件中正負(fù)極之間的遷移;(2)使用可在充電過(guò)程中轉(zhuǎn)化為不溶物質(zhì)的活性電解質(zhì)，消除活性電解質(zhì)電化學(xué)產(chǎn)物的遷移?；谏鲜鰞煞桨?，我們制備了使用離子交換膜作為隔膜的器件，并

3、設(shè)計(jì)了利用硫酸銅作為活性電解質(zhì)的器件，成功解決了AEESC自放電的問(wèn)題。
　　遵循上述第一種方案，我們還提出了一種新型的聚合物活性電解質(zhì)增強(qiáng)超級(jí)電容器(PAEESC)。我們使用水溶性的磺化聚苯胺作為活性電解質(zhì)，并使用較為廉價(jià)的再生纖維素半透膜作為體積選擇性隔膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明再生纖維素半透膜能阻斷大體積聚合物活性電解質(zhì)在電極之間的遷移，但不影響小體積的支持電解質(zhì)離子的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這種方法，我們制備出了具有較高電容量和良好能量保存率的A