活性炭基超级电容器电极优化及复合结构模型研究

发布时间：2017-08-08 06:13

  本文关键词：活性炭基超级电容器电极优化及复合结构模型研究

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【摘要】：超级电容器是一种介于电池与普通电容之间兼备二者特点的新型储能器件。其具有能量密度高、充放电速度快、循环寿命长、使用温度范围宽等优点，在电动汽车和高性能电源等领域具有广阔的应用前景。 作为超级电容器电极材料之一，活性炭具有比表面积大、孔隙结构发达、化学稳定性高、来源丰富的特点。本文根据双电层超级电容器的工作原理，通过对活性炭，导电剂和粘结剂进行不同的质量分数的配比，选择溶解度高、电导率高、分解电压较高、浸润性好的浓度为2mol/L的中性KCl溶液作为电解液，制备了活性炭质量分数分别为60%、65%、70%、75%和80%的超级电容器电极。通过扫描速率分别为2mV/s、5mV/s、10mV/s、20mV/s、50mV/s、100mV/s和200mV/s的循环伏安测试以及电流密度分别为0.2A/g、0.5A/g、1A/g、2A/g和5A/g的恒流充放电测试，分析了活性炭电极的比电容、比能量和比功率。结果表明，当活性炭质量分数为70%、扫描速率为2mV/s时，比电容为331.4F/g，比能量为21.3Wh/kg，比功率为296.3W/kg。建立了基于串并联复合的单体超级电容器结构模型，串联可以提高分解电压，，并联可以增大比电容，通过串、并联复合能够优化单体超级电容器的分解电压和比电容。 本研究为制备活性炭基串并联复合单体超级电容器以及全固态平面微型超级电容器提供了重要参考。
【关键词】：超级电容器 活性炭 循环伏安 恒流充放电 串并联复合
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 超级电容器概述11-12
• 1.2.1 超级电容器的结构11
• 1.2.2 超级电容器的能量存储原理11-12
• 1.3 超级电容器碳电极材料的研究现状及分析12-14
• 1.3.1 超级电容器碳电极材料的研究现状13
• 1.3.2 超级电容器碳电极材料的现状分析13-14
• 1.4 超级电容器结构的研究现状及分析14
• 1.5 论文研究的主要内容14-16
• 第2章 实验原料设备及工艺简介16-20
• 2.1 引言16
• 2.2 实验材料及仪器16-18
• 2.2.1 实验材料16-17
• 2.2.2 实验仪器17-18
• 2.3 工艺简介18
• 2.4 测试与表征18-20
• 第3章 活性炭电极的制备与表征20-36
• 3.1 引言20
• 3.2 活性炭电极的制备20-23
• 3.3 表征与分析23-34
• 3.3.1 扫描电镜表征23-24
• 3.3.2 循环伏安测试24-31
• 3.3.3 恒流充放电测试31-34
• 3.4 本章小结34-36
• 第4章 复合单体超级电容器构型分析36-42
• 4.1 引言36
• 4.2 非全固态复合单体超级电容器结构模型36-39
• 4.2.1 非全固态单元超级电容器的基本结构36-37
• 4.2.2 串联复合单体超级电容器构型分析37-38
• 4.2.3 并联复合单体超级电容器构型分析38
• 4.2.4 串并联复合单体超级电容器构型分析38-39
• 4.3 全固态平面微型超级电容器结构模型39-40
• 4.4 本章小结40-42
• 结论42-43
• 参考文献43-47
• 攻读学位期间发表的学术论文47-48
• 致谢48

【参考文献】

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本文编号：638532