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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1、国内图书分类号：O646理学硕士学位论文活性炭基超级电容器电极优化及复合结构模型研究硕士研究生：杨哲导师：张光宇申请学位级别：理学硕士学科、专业：物理学所在单位：应用科学学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：O646DissertationfortheMasterDegreeinSciencesResearchofElectrodeOptimizationandHybridConfigurationModelofSupercapacitorBasedonAc

2、tivatedCarbonCandidate:YangZheSupervisor:ZhangGuangyuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofSciencesSpecialty:PhysicsDateofOralExamination:March,2015University:HarbinUniversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学理学硕士学位论文活性炭基超级电容器电极优化及复合结构模型研究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

3、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2m

4、V/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

5、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-I-哈尔滨理工大学理学硕士学位论文ResearchofElectrodeOptimizationandHybridConfigurationModelofSupercapacitorBasedonActivatedCarbonAbstractSupercapacitorisanewenergystoragedevicewhichpossesses

6、thefeaturesofbothbatteryandcapacitors.Ithasahighenergydensity,fastchargeanddischarge,longcyclelife,widetemperaturerangeandsoon.Soithasbroadapplicationprospectsinelectricvehiclesandhigh-performancepowerandotherfields.Asoneofthesupercapacitorelectrodemateria

7、ls,activatedcarbonhasadvantagesincludeofalargespecificsurfacearea,developedporestructure,highchemicalstabilityandrichsource.Basedontheprincipleofelectricdoublelayersupercapacitors,theactivatedcarbon,conductiveagentandabinderwasblendbydifferentmassfractionr

8、atio.AndKClsolution2mol/Lwaschosenasanelectrolytebecauseitisneutralsolutionwithhighsolubility,highconductivity,highdecompositionvoltageandgoodwettability.Withthesethesupercapacitorelectrodeswasblendthattheact