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卷绕型超级电容器的电容特性
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卷绕型超级电容器的电容特性
capacitance behavior of spiral wound supercapacitor
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第38卷第2期
V01．38．No．2
BATTERYBIMONTHLY
Apr．．2008
·技术交流·
卷绕型超级电容器的电容特性
张治安，赖延清，李劫，刘业翔
(中南大学冶金科学与工程学院，湖南长沙410083)
摘要：以高性能活性炭为电极材料，采用锂离子电池和铝电解电容器的制作工艺。制备出尺寸为①12
型超级电容器。通过BET比表面积、扫描电镜、激光粒度和振实密度对活性炭进行了分析；通过恒流充放电、循环伏安和
交流阻抗等方法，对超级电容器的充放电特性、功率特性、电容量、内阻、漏电流和循环寿命等进行了研究。活性炭的比表
面积为1770
nm，平均粒径为5．19
m2／g，总孔客为0．831ml／g，平均孔径为1．880
ttm，振实密度为0．41咖m3。制备的
超级电容器为2．5V／6．0
F，直流内阻为150mQ，交流内阻为58mQ，功率特性和循环性能良好。
关键词：超级电容器； 活性炭；
中图分类号：TM533文献标识码：A
文章编号：(92—04
behaviorof
Capacitance spiral supercapacitor
Zhi-an，LAI
Yan—qing，LI Ye-xiang
Scienceand
410083，China)
MetallurgicalEngineering，CentralUniversity，Changsha
Abstract：Thewound
withthesizeof西12mm×20mmbasedonthe
activatedcarbon够
supercapacitor
highperformance
electredematerialWSflfabricatedthe ofLi-ion and
by preparationprocess
batteryelectrolytic capacitor．The
w鹪analyzedby specific$urfjace
area，scanningmicroscopy，laser
density．The
currentand lifeofthe
dischargecharacteristics，powercharacteristics，capacitance，internalresistance，leakagecycle supercapacitor
werestudied
methods．Thesurfaceareaofthe
bygalvanostaticchar
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&&& 国内专业生产超级电容器的高新技术企业。主要研发人员从“十五”期间开始承担科技部 863计划电动汽车重大专项“电动汽车用超级电容器”项目。经过多年对国家重点项目的研究试验，结合国内外市场的实际需求，凯美能源现已具备生产卷绕、组合、叠片等品种的一百多个规格型号超级电容器的能力，产品性能指标达到国内外同期产品水平。&&&
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友情链接：、超级电容器活性炭材料的表面改性及其电极性能研究--《渤海大学》2012年硕士论文
超级电容器活性炭材料的表面改性及其电极性能研究
【摘要】：超级电容器(Supercapacitor)是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，近年来开始备受关注。电极是超级电容器的核心部件，其电极制备工艺及表面改性研究对活性炭基超级电容器的比电容、内阻、充放电效率及循环稳定性具有重要影响。本文开展了高性能活性炭材料的表面改性和卷绕式电极成型工艺研究。采用表面活性剂和硅烷偶联剂对活性炭进行表面处理，改善活性炭的表面电解液的可湿润性，提高活性炭表面积利用率，增加双电层数量和导电离子迁移速率。同时，活性炭表面改性提高了其与电极黏结剂的相容性，可以降低粘结剂的用量，增加活性炭电极活性物质含量；对活性炭电极片成型工艺参数进行优化，以提高活性炭电极的能量密度和功率性能。表面改性活性炭的理化性质和电化学性能通过红外分析(FTIR)、热失重分析(TGA)、扫描电镜分析(SEM)、比表面积测试(BET)、力学性能测试和恒流充放电(CP)、循环伏安(CV)、交流阻抗(Nyquist)等分析测试方法进行研究，结果显示通过活性炭表面改性和成型工艺优化可以显著提高超级电容器的能量密度。
1、表面活性剂改性活性炭：采用表面活性剂三乙基苄基溴化铵、四丁基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠和油酸钠对商品活性炭进行真空浸渍改性。研究了表面活性剂对活性炭表明性质和电化学性能的影响。结果显示表面活性剂分子通过分子间作用力、氢键力等附着/吸附于活性炭表面，使活性炭表面具有良好的电解液可浸润性。其中十二烷基苯磺酸钠改性活性炭对比表面积、平均孔径径和孔容量较影响较小，对提高活性炭表面双电层形成效率和电解质离子传输速率具有显著效果。大电流充放电时比容量316.6F·g~(-1)提高到396.8F·g~(-1)，内阻由1.74降低到0.69，最大功率密度增加了2.3倍。
2、硅烷偶联剂改性活性炭：采用硅烷偶联剂在不同水解条件下对活性炭及金属集电极进行表面处理，对处理前后活性炭及处理后黏结剂含量不同的活性炭电极片的物化性能、黏结强度和电化学性能进行分析比较。结果显示在醋酸条件下硅烷偶联剂可以通过一定的物理/化学作用附着于活性炭和金属铝集电极表面，改善活性炭表面的有机电解液可浸润性，提高电极和集电极间的黏结强度。黏结剂的用量由14%减小到7.0%时，活性炭电极的黏结强度基本保持不变。在活性炭表面利用率提高和黏结剂减少的共同作用下，活性炭基超级电容器的比电容由261.6F·g~(-1)提高到362.5F·g~(-1)，内阻由2.4降低到0.8，恒流充放效率由88.7%增加到98.2%。
3、活性炭电极成型工艺研究：通过对不同条件下热压成型的活性炭电极片的机械性能和所组装的超级电容器的电化学性能研究，确定最佳的电极片成型时生产工艺条件为：压力20MPa、温度80℃、时间60s，此条件下活性炭电极片的柔韧性好、活性炭颗粒间接触良好、活性物质与集电极粘结强度高，有利于卷绕式超级电容器的制备。该成型工艺条件下制备的卷绕式电容器电化学窗口为4.4V左右，内阻降低到0.98，充放电效率为98.1%，质量比电容428.6F·g~(-1)。
【学位授予单位】：渤海大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TM53
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