活性电解质增强超级电容器的自放电现象研究

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3、位论文，未经厦门大学保密委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：陉j两刍N为t呤年多羁Ⅻ日年√万方数据摘要活性电解质增强超级电容器(灿强SC)是指通过溶解在电解液中的氧化还原活性的物质存储电荷的一类赝电容超级电容器。AEESC不仅能具有高比电容，和良好的速率性能，而且易于制造，因此在电储能领域有很好的发展前景。目前大部分研究工作都集中在提高AEESC的比电容、能量密度、功率密度上，忽略了其能量存储能力，即自放电现象的研究。能量保存率是电容器在实际应用中的一个重要性能指标，低能量

4、保存率(快速自放电)意味着器件存储的电荷快速自发地耗散，从而严重限制器件的应用范围。在本文中，我们首先从理论和实验上系统地研究了AEESC的自放电机理，发现活性电解质在两电极问的迁移是引起AEESC快速自放电的主要原因。据此，我们提出了两种基本方案，用于解决该电容器快速自放电的问题：(1)使用选择性透过隔膜阻断活性电解质在器件中正负极之间的迁移：(2)使用可在充电过程中转化为不溶物质的活性电解质，消除活性电解质电化学产物的迁移。基于上述两方案，我们制备了使用离子交换膜作为隔膜的器件，并设计了利用硫酸铜作为活性电解质的器件，成功解决了AEESC自放

5、电的问题。遵循上述第一种方案，我们还提出了一种新型的聚合物活性电解质增强超级电容器(PAEESC)。我们使用水溶性的磺化聚苯胺作为活性电解质，并使用较为廉价的再生纤维素半透膜作为体积选择性隔膜。实验结果表明再生纤维素半透膜能阻断大体积聚合物活性电解质在电极之间的迁移，但不影响小体积的支持电解质离子的运动。通过这种方法，我们制备出了具有较高电容量和良好能量保存率的AEESC。关键词：活性电解质；超级电容器：自放电万方数据AbstractActiveelectrolyreenhancedsupercapacitor(AEESC)isaspecialk

6、indofpseudocapacitorinwhichtheredoxactivematerialsprovidingthelargepseudocapacitanceisdissolvedinelectrolyte．AEESChavedistinguishedthemselvesaspromisingdevicesforelectricenergystorageduetotheirhighspecificcapacitanceandeasyfabricationprocess．However,theeffectsofactiveelectrol

7、yteontheself-discharging(SDC)processofAEESCshavelongbeenneglected．TherateofSDCistheindexoftheenergyretentionofapowerstoragedevice，andsupercapacitorswithfastSDCprocessareoflittlepracticaluseduetothequicklossofstoredenergy．Inthisthesis，theSDCprocessofAEESCwasinvestigatedsystema

8、tically．Wefoundthatthemigrationofactiveelectrolytebetweentwoelectrod