本文關(guān)鍵詞：超級(jí)電容器隔膜與電解液的研究　出處：《吉林大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：超級(jí)電容器是一種通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能的電化學(xué)元件，起始于20世紀(jì)七八十年代，又名雙電層電容器或電化學(xué)電容器。與傳統(tǒng)化學(xué)電源不同的是，是一種介于靜電電容器與電池之間、具有特殊性能的儲(chǔ)能元件，由于其儲(chǔ)能過程中，并不發(fā)生氧化還原反應(yīng)，具有可逆性。由于超級(jí)電容器具有充放電時(shí)間短，輸出功率密度高，循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，所以對(duì)超級(jí)電容器隔膜材料和電解液的研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。實(shí)驗(yàn)主要采用美國celgard2400（聚丙烯膜），日本NKK MPF04Q-15(無紡布類),中國興邦pvdf XB-30（聚丙烯類隔膜），中國鴻圖CO2(隔膜紙類）幾種不同隔膜，注入同一有機(jī)系電解液，制作的超級(jí)電容器進(jìn)行電化學(xué)測試，從而比較各類隔膜在不同電解液中的性能。其中celgard2400為隔膜，活性炭為電極的超級(jí)電容器，經(jīng)過直流充放電測試法和循環(huán)伏安測試法進(jìn)行測試，容量可達(dá)3.07F,比電容可達(dá)76.15F/g，內(nèi)阻為236m，經(jīng)過千次直流充放電比電容僅衰減10%。在同一電極材料、電解液所制得超級(jí)電容器中，性能最佳。另外，實(shí)驗(yàn)中將自主合成生物類隔膜，即瓊脂改性隔膜，針對(duì)瓊脂隔膜韌性差，不利于電容器的組裝和壽命等缺點(diǎn)，需要加入一定的改性劑，從而改善瓊脂隔膜的性能。實(shí)驗(yàn)將采用PAM(聚丙烯酰胺)改善瓊脂隔膜性能，，分別加入100ppm，200ppm至1000ppm的PAM改性劑，在改性劑濃度為700ppm時(shí)，比電容可達(dá)89.67F/g，內(nèi)阻為452m，經(jīng)過千次直流充放電比電容衰減16%，改性瓊脂隔膜電化學(xué)性能達(dá)到最佳。實(shí)驗(yàn)中，將幾種隔膜拍攝掃描電鏡（SEM)圖片，進(jìn)行具體分析，分別注入同種水系電解液1mol/L NaCl溶液，制作超級(jí)電容器，其中以僅以無紡布隔膜制作的超級(jí)電容器性能最佳，水系電解液中離子無法通過聚丙酯和隔膜紙，無法制得超級(jí)電容器。另外實(shí)驗(yàn)還將對(duì)超級(jí)電容器電解液進(jìn)行細(xì)致研究，超級(jí)電容器電解液分為有機(jī)系電解液和水系電解液，選取陽離子不同、濃度同為1mol/L的NaNO3,溶液、Mg(NO3)2溶液，Al(NO3)3溶液，制得超級(jí)電容器進(jìn)行直流充放電測試，注入NaNO3,電解液的超級(jí)電容器與注入Mg(NO3)2電解液、Al(NO3)3電解液的超級(jí)電容器相比，有更高的比電容和更低的內(nèi)阻值，比電容值為82.89F/g，等效串聯(lián)電阻值為168m，Mg(NO3)2電解液、Al(NO3)3電解液并不理想的超級(jí)電容器電解液。為了探究電解液中陰離子對(duì)超級(jí)電容器的影響，稱取濃度都為1mol/L的NaCl溶液、NaNO3,溶液、Na2SO4溶液作為超級(jí)電容器的電解液進(jìn)行直流充放電測試Na2SO4電解液所制作的超級(jí)電容器具有最高的比電容值，達(dá)到了88.09F/g，NaCl電解液所制作的超級(jí)電容器其次，為87.74F/g，NaNO3,電解液所制作的超級(jí)電容器比電容值最低，為82.89F/g。而在超級(jí)電容器等效串聯(lián)電阻方面，NaCl電解液所制作的超級(jí)電容器等效串聯(lián)電阻最低，僅為165m，Na2SO4電解液所制作的超級(jí)電容器等效串聯(lián)電阻其次，為167m，NaNO3,電解液所制作的超級(jí)電容器等效串聯(lián)電阻最高，達(dá)到了168m，三者相差不大。分別配制濃度為0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L、3mol/L、6mol/L的NaNO3,溶液作為超級(jí)電容器的電解液，制得不同的超級(jí)電容器，進(jìn)行直流充放電測試，超級(jí)電容器比電容值隨著超級(jí)電容器電解液濃度的增加而增大，濃度為0.1mol/L時(shí)，比電容僅為62.58F/g，隨著電解液濃度的上升，當(dāng)濃度達(dá)到1mol/L時(shí)，比容量達(dá)到了82.89F/g，之后比電容值趨于穩(wěn)定，當(dāng)電解濃度達(dá)到6mol/L時(shí)，電容器比電容量略有下降，而超級(jí)電容器等效串聯(lián)電阻為下降趨勢，而當(dāng)濃度達(dá)到6mol/L時(shí)，內(nèi)阻僅為152m，配制濃度均為1mol/L的LiClO4/PC與LiClO4/AN兩種電解液，在無水環(huán)境內(nèi)進(jìn)行電容器組裝，進(jìn)行直流充放電測試，注入LiClO4/PC電解液的超級(jí)電容器，比電容值為73.56F/g等效串聯(lián)電阻值為325m。注入LiClO4/AN電解液的超級(jí)電容器，比電容值為75.75F/g，等效串聯(lián)電阻值為234m。注入LiClO4/AN電解液的超級(jí)電容器經(jīng)過千次循環(huán)充放電過程后，衰變程度比較嚴(yán)重，千次循環(huán)衰減程度為10%，而注入PC/LiClO4電解液的超級(jí)電容器千次循環(huán)衰減程度僅為7.5%，為了進(jìn)一步研究有機(jī)系電解液，實(shí)驗(yàn)中將以LiClO4/PC電解液為例，分別配制濃度為0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L、3mol/L、6mol/L的LiClO4/PC電解液，制成超級(jí)電容器，進(jìn)行直流充放電測試，電容器的比電容值隨LiClO4濃度的增高而增大，電容器的比電容值隨LiClO4濃度的增高而增大，當(dāng)LiClO4濃度達(dá)到1mol/L時(shí)，電容器的等效串聯(lián)電阻阻值最低，為325m。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM53

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1353643