双电层电容器电极材料及其制备工艺与性能研究

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1、中图分类号!Q!§2；!丛5三UDC31硕士学位论文学校代码密级10533双电层电容器电极材料及其制备工艺与性能研究E1ectricdouble1ayercapacitor：．electrodematerial，preparationprocessandperf．omance作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：周海生材料科学与工程电化学粉末冶金研究院何捍卫教授论文答辩日期丝堡：!!!答辩委员会主席中南大学二。一三年六月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和

2、致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：因i毫望日期：三望L年互月L日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众

3、提供信息服务。双电层电容器电极材料及其制备工艺与性能研究摘要：双电层电容器(E1ectncaldoublelayercapacitor，EDLC)，又叫超级电容器，具有能够以极大的脉冲电流放电，且使用寿命半永久等优点，今后可能发展成为一种新型、高效及实用的储能装置。本文针对当前国内公司在EDLC浆料与极片制备工艺上的落后现状，在三种电极材料(粘结剂、导电剂、活性炭)的研究基础上，对浆料配比组成与极片压制压力两个关键技术进行了深入探究。在实验室条件下制备了小型的圆柱电容器与大容量的矩形电容器，并考察了所制得EDLC的电化学性能。实验表明：1)粘结剂采用LAl

4、33较PTFE作的可以得到较大的比电容，且等效串联电阻(Equivalentseriesresistance，ESR)较小。采用5％的多层石墨烯作导电剂与10％的炭黑相比，增加活性炭含量的同时，可得到较大比电容与较小ESR。活性炭的比容量在比表面达到1600m2／g后增大趋势变缓；中孔炭的倍率特性较微孔炭要好；当活性炭的中孔含量超过21％后，可以得到较好的倍率特性。2)最优浆料配比组成参数为：炭黑含量10％，粘结剂组成为1．5％的CMC、1．5％的LAl35、6％的LAl33、2％的SBR，浆料液固比例为2．8：1。在最优的浆料配比组成下，在O．15～g电

5、流下放电时比电容可达114．6F／g，ESR为1．18Q。3)最佳的压制压力为35MPa。当压制压力为35MPa时，极片的压缩率为16．2％；可以得到最小的ESR为O．92Q；当电流密度为O．15～g时，比电容达到118．3F／g；电流密度从O．15～g增加到9．6～g，其比电容仅衰减了4．5％，功率特性最佳；质量能量密度达到6．36W·M(g，体积能量密度为7．27W·11／L，功率密度为14．2kW／kg。4、)制得的10F／2．7VEDLC，电流从O．2A增大到1．6A时，容量仅减少1．1％，在1．6A的放电电流时，容量仍高达15．10F；漏电流不超

6、过O．1mA；经2000次循环测试电容量无衰退。制得的3500F／2．7VEDLC，以5A的电流放电时，其比电容为3833F，ESR为O．2mQ，质量能量密度为4．34W-Ⅳ蚝，体积能量密度为5．32W·11／L，功率密度可达10．18kW瓜g；在电流从5A增至20A时，容量仅减少了3．O％；漏电流约为55II认；经500次循环容量仅衰减O．12％。图48幅，表21个，参考文献78篇。关键词：双电层电容器；超级电容器；电极材料；比电容；等效串联电阻分类号：TQl52；TM53Electricdoublelayercapacitor：electrodemat

7、erial，preparationprocessandperf．0rmanceAbstract：E1ectricaldouble1ayercapacitor(EDLC)，alsocalledsupercapacitor，candischa玛ewithgreatpulsecurrentandits’lifeisnearlysemi—pe珊anent，anditmaybecomesanewtype，emcientandpracticalene唱ystoragedeViceinthe如ture．Atpresent，thedomesticcompaniesares

8、tillfaUbehindwiththepr印arationpro