活性炭基超级电容器电极的制备及性能研究

超级电容器的性能研究

超级电容器的性能研究

李宝华"周鹏伟康飞宇曾毓群 StudiesofSuperCapacitor

LiBaohua'ZhouPengwei'KangFeiyu'ZengYuqun

摘要:本工作对超级电容器性能进行了研究.电化学测试发现有机体系超级电容器

拥有良好的电化学性能.其

能量密度可达6.8Wh/Kg,最高功率密度超过1000W/Kg,2.5万次充放电循环后容

量保持率在70%以上,循环

性能良好,充放电效率高,且内阻小.

关键词:活性炭超级电容器比电容充放电特性

一 .前言

超级电容器是一种新型的电化学能量储存和转换装置,与传统意义上的电容器相

比有着更高的法拉第比电

容量和能量密度;与蓄电池相比则具有功率密度,充放电时间短,循环性好,使用寿

命长,便于维护等特点1-6J.

从某种意义上可以说超级电容器有着传统电容器和电池的双重功能,其功率密度

远高于普通电池,能量密度远

高于传统电容,因而填补了这两个传统技术问的空白.超级电容器同时也可在极低

温等极端恶劣的环境中使用,

并且无环境污染.

本工作使用成本较低的粉状活性炭作为电极原料,采用层叠制造技术制备了工作

电压为2.8V有机体系超级

电容器,并考察了电容器的实用性能,为电容器的实用化提供参考.

二.实验 1电极膜片的制备

按照质量比80:10:10的比例称取活性炭粉,乙炔黑和粘结剂,干混后加入适量的溶

剂,调节溶剂用量使

得浆料达到合适的粘度要求,然后用磁力搅拌器搅拌一定时间,之后把浆料均匀涂

覆于金属集电流体上,涂好

后即放入70℃左右的烘箱中干燥,然后在对辊轧机上轧制,将所得到的电极体在

裁切机上裁成所需形状与

大小的电极膜片备用. 2.超级电容器的结构及制造

超级电容器的基本单元为:活性炭正,负电极膜片中间加隔离膜,注入1MEt4NBF4/PC(四乙基四氟化

硼酸铵盐/碳酸丙稀酯)电解液,并紧紧挤压在一起.将多只基本单元的正极与正极,

柔性超级电容器电极材料的设计、制备及性能研究

一、本文概述

随着能源需求的日益增长和环境保护的迫切需求，高效、环保的能源存储技术已成为全球科研和产业界的研究热点。其中，超级电容器作为一种能够快速存储和释放大量电能的电子器件，具有功率密度高、充放电速度快、循环寿命长等优点，被广泛应用于电动汽车、移动通信、航空航天等领域。然而，传统的超级电容器电极材料往往存在柔韧性差、比容量低等问题，限制了其在可穿戴设备、柔性电子等领域的应用。因此，研究和开发新型柔性超级电容器电极材料，对于推动超级电容器技术的进一步发展和拓宽其应用领域具有重要意义。

本文旨在探讨柔性超级电容器电极材料的设计、制备及性能研究。我们将介绍柔性超级电容器的基本原理、分类及应用领域，阐述柔性电极材料的重要性。我们将综述目前柔性超级电容器电极材料的研究进展，包括常见的电极材料类型、制备方法及其优缺点。在此基础上，我们将提出一种新型的柔性超级电容器电极材料的设计思路，并详细介绍其制备过程、结构表征及电化学性能测试方法。我们将对所制备的柔性电极材料进行系统的性能评估，包括其比容量、循环稳定性、倍率性能等，并探讨其在实际应用中的潜力。

通过本文的研究，我们期望能够为柔性超级电容器电极材料的设计和制备提供新的思路和方法，推动超级电容器技术的创新和发展，为未来的能源存储和转换领域做出贡献。

二、超级电容器基础知识

超级电容器（Supercapacitor），也称为电化学电容器（Electrochemical Capacitor），是一种具有高能量密度和高功率密度的电子器件。与传统的电容器和电池相比，超级电容器在储能和放电速度上都具有显著的优势。其基础知识主要涉及电极材料、电解质、工作原理以及性能参数等方面。

电极材料：超级电容器的电极材料是其核心组成部分，直接影响其电化学性能。常见的电极材料包括碳材料（如活性炭、碳纳米管、石墨烯等）、导电聚合物（如聚吡咯、聚苯胺等）以及金属氧化物（如氧化钌、氧化锰等）。这些材料具有高的比表面积、良好的导电性和电化学稳定性，是超级电容器实现高能量密度和高功率密度的关键。

高能镍碳超级电容器诞生记——访中国工程院院士周国泰

[[作者(Email)：记者 宗宝泉 通讯员 应明阳]

[发布时间：2011-9-2]

[类型：转载]

[来源：科技日报]

[关键字：镍碳电容器 诞生 中国工程院 周国泰院士]

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内容简介

你看满大街上跑的汽车，有几辆是电动车？

2008年北京奥运会，2010年上海世博会，人们看见电动汽车上路了，跑起来了。让人振奋！

可是，到了今天，电动汽车还是“雾里看花”。

怎么回事呢？

周国泰院士斩钉截铁地说，问题出在电动车的电源上。电动车的电池技术还没有“过关”。

这是在北京的总后军需物资油料部“周国泰院士工作室”，科技日报记者采访周国泰院士的一段对话。

紧接着，周国泰说：“如今，我们研发成功了高能镍碳超级电容器，这是电动车电源的一个新突破，将对电动车产业发展带来深刻影响。”

他随手拿给记者一份邀请函，是8月24日天津市政府印发的。上面写道:“天津市围绕推动新能源产业发展，与中国工程院院士周国泰合作，成功开发出高能镍碳超级电容器产品。经天津市科委组织成果鉴定，达到国际先进、国内领先水平，在电动汽车和储能电站中将具有竞争优势。天津市人民政府定于2011年9月1日上午10时在天津大礼堂召开高能镍碳超级电容器产品新闻发布会。”

眼前的周国泰院士，怎么搞起电动汽车研究了？

周国泰，我国军用、民用功能服装材料和士兵个体防护研究领域的知名专家。

从一名战士，到大学生，到走上总后军需装备研究所的科研之路，几十年来，周国泰在防弹装备、特种防护服装和防寒保暖材料研究等方面，取得多项成果。先后主持研制防弹背心、防弹头盔，解决了防弹材料及防弹结构体复合成型、树脂基体合成等一系列技术关键，研究成果居国际先进水平，他研制出的服装已装备军、警、法等部门，并出口美国等10余个国家。开展静电防护理论、特种防护服装研究与技术开发，研制的防静电、抗油拒水、阻燃等系列防护服装，装备到全国各大油田，并广泛用于石化、冶金、林业等部门。主持被服

Ｆｅｂｒｕａｒｙ　物理化学学报（Ｗｕｌｉ　Ｈｕａｘｕｅ　Ｘｕｅｂａｏ１　

Ａｃｔａ　．一Ｃｈｉｍ．Ｓｉｎ．２０１２，２８（２），３６７—３７２　３６７　

［Ａｒｔｉｃｌｅ］　ｄｏｉ：１０．３８６６／ＰＫＵ．ＷＨＸＢ２０１１１２１３１　ｗｗｗ．ｗｈｘｂ．ｐｋｕ．ｅｄｕ．ｃｎ　

活性炭基Ｌｉ２ＳＯ４水系电解液超级电容器　

孙现众　张熊　张大成　马衍伟　

（中国科学院电工研究所，北京１００１９０）　

摘要：采用中性ＬｉｚＳＯ　水溶液代替Ｈ　ＳＯ　和ＫＯＨ作为电解液制备了活性炭（ＡＣ）基对称型超级电容器，使水系　超级电容器的工作电压由１．０Ｖ提高到了１．６　采用循环伏安和充放电测试研究了电容器的稳定电化学窗口．　电化学充放电测试表明电容器在０．２５Ａ・ｇ。　电流密度下单电极比容量可达１２９　Ｆ・ｇ～，在功率密度为１６ＯＷ・　ｋｇ‘‘时能量密度达到１０　Ｗｈ・ｋｇ。　（以正负极活性物质的总质量计）．１．６　Ｖ恒压充电１　ｈ后电容器漏电流为０．２２　ｍＡ．超级电容器的库仑效率接近１００％，充放电循环５０００次后容量仍可保持在９２％以上．研究了电解液的浓　度对电容器电化学性能的影响，发现随着Ｌｉ　ＳＯ　浓度的增大电容器的电荷转移电阻显著减小，大电流充放电性　能提高．活性炭基Ｌｉ　ＳＯ　水系电解液超级电容器具有工作电压高、能量密度高和对环境友好等优点，因此有很　好的产业化前景．　

关键词：超级电容器：活性炭：　中性水系电解液：Ｌｉ　ＳＯ　中图分类号：０６４６　

Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　Ｃａｒｂｏｎ－Ｂａｓｅｄ　Ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ　Ｕｓｉｎｇ　Ｌｉ２ＳＯ４　

Ａｑ　ｕｅｏｕｓ　Ｅ　ｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ　

ＳＵ　Ｎ　Ｘｉａｎ—Ｚｈｏｎｇ　ＺＨＡＮＧ　Ｘｉｏｎｇ　ＺＨＡＮＧ　Ｄａ－Ｃｈｅｎｇ　ＭＡ　Ｙａｎ－Ｗｅｉ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１００１９０，　Ｒ．Ｃｈｉｎａ）