電極材料在乙酸熔鹽中的電容行為研究.pdf

1、能源是支撐現(xiàn)代社會發(fā)展的基礎之一，其深刻影響著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進步?；茉吹拇罅块_采和使用，推動著人類社會文明的快速發(fā)展，也帶來了一系列的環(huán)境問題。尋找環(huán)保、可持續(xù)利用的能源供應顯得極為迫切。近年來以風能、太陽能、核能為代表的新能源的開發(fā)與利用逐漸受到了人類的重視。但是風能、太陽能的不穩(wěn)定性限制了其應用。因此，能源儲存轉化裝置的開發(fā)伴隨著新能源的發(fā)展得到了廣泛關注。電化學電容器，作為一種新型的能量存儲轉化裝置，集高功率密度、長循環(huán)壽命

2、、快速充放電及綠色環(huán)保等優(yōu)點于一身，在消費電子、汽車動力、電力等領域得到了應用。電化學電容器主要有三部分：電極材料、電解質和隔膜。本文重點關注電解質的研究，并提出以乙酸熔鹽為電解質。通過穩(wěn)態(tài)極化法考察了熔鹽的電勢窗口；循環(huán)伏安法、恒流充放電及交流阻抗法研究了電極材料在熔鹽中的電化學電容行為。
　　第一部分首先對選定的三種熔鹽電解質的電勢窗口做了測試，結果表明：523 K時，CH3COONa-CH3COOK(42:58 wt.％)電

3、勢窗口表現(xiàn)最好，達到2.35 V；CH3COOLi-CH3COOK(50:50 wt.%)電勢窗口次之，能夠達到2.14V；473 K時，CH3COOLi-CH3COONa-CH3COOK(30:40:30 wt.%)電勢窗口表現(xiàn)最差，僅能達到1.70 V。在三種熔鹽電解質中，泡沫鎳能夠較好的承載活性物質，選取泡沫鎳作為集流體材料制備活性炭電極。在CH3COOLi-CH3COOK(50:50 wt.%)熔鹽中活性炭電極在1.50V電位區(qū)

4、間內電極比容量為100 F/g；在CH3COONa-CH3COOK(42:58 wt.%)熔鹽中活性炭電極循環(huán)伏安曲線類似矩形，在1.30 V電位區(qū)間內電極比容量為110 F/g；在三元熔鹽中活性炭電極比容量為50 F/g~60 F/g。
　　第二部分首先研究了523 K下，在CH3COOLi-CH3COOK(50:50 wt.%)熔鹽中，活性炭電極的不同掃速循環(huán)伏安曲線，結果表明：2 mV/s時，比容量為200 F/g，掃速增大

5、10倍，比容量僅能保持40%左右；活性炭電極在該熔鹽中50 mA~100 mA的放電電流下具有較好的比容量，50 mA放電電流下，放電比容量達到150 F/g，放電電流增大為100mA，電極放電比容量仍然達到100F/g，但是電極循環(huán)性能測試表現(xiàn)較差。在523 K下，在CH3COONa-CH3COOK(42:58 wt.%)熔鹽中電極在低掃速下能夠實現(xiàn)較大的電極比容量，隨著掃速的不斷增大，電極比容量的保持相對較好。此外，活性炭電極在不同

6、放電電流下的比容量表現(xiàn)較好，能夠維持較高的比容量。在交流阻抗測試中，電極在熔鹽中表現(xiàn)了典型的多孔電極阻抗特性。
　　第三部分首先研究了523 K下，二氧化錳電極在三種熔鹽中的電化學性能。結果表明：二氧化錳電極在CH3COOLi-CH3COOK(50:50 wt.%)熔鹽中表現(xiàn)出最高的電極比容量。不同掃速循環(huán)伏安測試表明：2 mV/s時，二氧化錳電極比容量能夠達到100 F/g，高于20 mV/s掃速下，比容量維持在30 F/g較低