鉛酸-活性炭混合超級電容器的研究.pdf

1、摘要摘要超級電容器因其具有高比功率、大電容和循環(huán)壽命長等特點，成為一種新型的儲能裝置，在移動通信、信息技術、消費電子、電動汽車、航空航天和國防科技等領域具有重要和廣闊的應用前景，在世界范圍內引起了極大關注。目前超級電容器的研究主要集中在以下兩個方面:一、尋找更高比容量的材料，采用的方法包括改良己有材料的合成方法，拓展工作電位窗口，尋求新的超級電容器電極材料等。二、提高材料的能量輸出特性，即在最大限度內提高材料的比功率。本文選定二氧化鉛和

2、活性炭作為超級電容器的電極材料，結合多種電化學研究手段和材料研究測試方法，系統(tǒng)地研究了超級電容器的材料制備、電極制備及其參數的優(yōu)化。這一研究體系具有比功率高，循環(huán)壽命長，造價低等優(yōu)點，對改進和提高鉛酸電池性能具有實際參考價值。通過實驗結果，得出以下結論:1、在lmolLHZS仇溶液中，采用循環(huán)伏安法將鉛工作電極在1.02.OV電壓范圍內氧化得到的二氧化鉛電極放電性能優(yōu)于恒電流和恒電勢法制備的二氧化鉛電極，并且從掃描電鏡圖和X射線衍射測試

3、結果得到了驗證。2、通過考察掃描速率、硫酸濃度、反應溫度、添加劑及其濃度對二氧化鉛電極放電性能的影響，得出了制備二氧化鉛電極的最佳工藝條件:反應溫度400C掃描速度IOmVs0.05molLKC104和ImolLH2SO4混合溶液，反應時間3h此時二氧化鉛電極的放電性能最好。3、活性炭電極組成的雙電層電容器在硫酸溶液中表現出良好的電容性能，活性炭電極具有良好的循環(huán)可逆性，電極的容量完全由雙電層電容提供。在影響活性炭電極比容量的各因素中，

4、隨著電極中PVDF粘結劑含量的增加，活性炭比容量下降，采用5%的粘結劑效果最好電極比容量隨著導電劑SuperP含童的增大而增大厚度較薄的電極有利于獲得較大的比容量:隨著放電電流的增加，電極比容量呈逐漸下降趨勢.當電極以活性炭:SuperP:PVDF=85:10:5的比例配置，以5uiA的電流放電時，活性炭電極最大比容量可達335.04Fga4、以二氧化鉛電極為正極，活性炭電極為負極，組裝成鉛腳活性炭混合超級電容器，并研究了其循環(huán)伏安、恒

5、流充放電、交流阻抗等電化學特性。結果表明該混合電容器具有電容特性，電容器工作時，既有雙電層電容的貢獻，又包含Supercapacitorshavealreadybeenusedwide扮inmanyapplicationsbecauseoftheirexcellentpropertiessuchashighspecificpowerlargecapacitanceandlongcyclelife.Thepromisingareasofa

6、pplicationofsupercapacitorsincludemobiletelecommunicationinformationtechnologyconsumerelectronicselectricvehiclesmilitaryandaviation及aerospacesupercapacitorresearchhas山awnmoreattentionthroughouttheworldinrecentyears.Curr

7、entstudiesonsupercapacitorsaremainlyfocusedonthefollowingtwoaspects:oneistheexplorationofsomeadvancedmaterialswi山hi沙specificcapacitanceincludingthemodificationofexistingsynthesismethodsandtheexpansionofelectrochemicalwin

8、dowandthequestfornewelectrodematerials也。。山eristoenhance也。powerproperty山atistoincreasethespecificpowerdensitywithinthemaximumlimit.Choosingleaddioxidesandactivatedcarbonaspositiveandnegativeelectrodematerialsrespectivelyb

9、yintegratingvariouselectrochemicalandmaterialmethodsthisdissertationhasinvestigatedtheinfluenceofpreparationconditionsoftheelectrodematerialonpropertiesofsupercapacitorsandtheparametersforoptimizedperformancewereobtained

10、.ThisPbO2H2SO4ACsystemhastheadvantagesofhighpowerlongcyclelifeandlowcost比usitwillprovidevaluablereferencetopracticalimprovementofleadacidbatteries.Throughaseriesofelectrochemicalexperimentsthefolowingconclusionsweredrawn

11、:1.LeaddioxideelectrodeswereelectrochemicalypreparedinI.OmolLH2S認solutionbymeansofthepotentiostaticgalvanostaticandcyclevoltammetrictechniques.ThedischargepropertiesofPbO2anodiclayerprepared坷CVtechniqueinthepotentialrang

12、e1.02.OV~foundtobethebestamongthethreemethodsgivingrisetohighercapacity.Theresults~alsoconfirmed妙scanningelectronmicroscopyandXraydifractionanalysis.2.TheinfluenceofscanrateconcentrationofH2SO4solutionreactiontemperature