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超级电容器基本原理及性能特点
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一种用于超级电容器的有机电解液及超级电容器
申请（专利）号：
申请日期：
公开(公告)日：
公开(公告)号：
主分类号：
H01G11/64,H01G11/00,H,H01,H01G,H01G11
H01G11/64,H01G11/00,H01G11/60,H01G11/00,H,H01,H01G,H01G11,H01G11/64,H01G11/00,H01G11/60,H01G11/00
申请（专利权）人：
深圳新宙邦科技股份有限公司
发明（设计）人：
石桥,向晓霞
主申请人地址：
518000 广东省深圳市龙岗区坪山沙坣同富裕工业区
专利代理机构：
深圳市博锐专利事务所 44275
国别省市代码：
一种用于超级电容器的有机电解液，其特征在于：包括质子惰性溶剂、有机电解质和添加剂，所述添加剂为吡啶、吡啶衍生物、吡咯、吡咯衍生物或结构式（1）所示中的一种或多种组合，&img file=&FDA0000011.TIF& wi=&713& he=&364& /&其中R&sub&1&/sub&、R&sub&2&/sub&、R&sub&3&/sub&为碳原子数为1-6的烷基或硅烷基。
法律状态：
公开，公开，公开，实质审查的生效，实质审查的生效，实质审查的生效
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&&&一、超级电容器分类电化学电容根据储能机理的不同可以分为两类：
&&&(1)双电层电容。双电层电容是在电极、溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙而产生的，对一个电极、溶液体系，会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后，溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移，在电极表面形成双电层；撤消电场后，电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定，在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言，会在一定距离内（分散层）产坐与电极上的电荷等量的异性离子电荷，使其保持电中性；当将两极与外电路连通时，电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流，溶液中的离子迁移到溶液中呈电中性，这便是双电层电容的充放电原理。
&&&(2)法拉第准电容。法拉第准电容其理论模型是由Conway首先提出，是在电极表面和近表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸脱附和氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容，其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储，而且包括电解液离子与电极活性物质发生的氧化还原反应。当电解液中的离子（如H+、OH、K+或Li+）在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极、溶液界面时，会通过界面上的氧化还原反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中，从而使得大量的电荷被存储在电极中。放电时，这些进入氧化物中的离子又会通过以上氧化还原反应的逆反应重新返回到电解液中，同时所存储的电荷通过外电路而释放出来，这就是法拉第准电容的充放电机理。
&&&二、超级电容器工作原理超级电容器是利用双电层原理的电容器，当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电苻，在超级电容器的两极板上在电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。
&&&在研发超级电容器时，人们并没有发现什么新的物理定律。实际上，有关超级电容器的原理仍然要追溯到德国物理学家赫尔姆霍兹。与普通电容器一样，超级电容器也是采用在两个极板之间储存电荷的形式来储存能量的。电容值的大小与极板的面积以及两极板之间所用的介电材料成正比，与两极板之间的距离成反比。但是，超级电容器的原理有所不同。
&&&在用超级电容器实现巨大的电容之前，就已经掌握丁电解化学( electrolytics)的原理。超级电容器不是电解化学，但是了解电解化学有助于认识超级电容器这一新型的技术。之所以称之为电解化学，是因为它的一个（或两个）极板是在金属衬底的表面形成的非金属电解质。在制造过程中，电压驱动电流从阳极金属板通过导电的电镀槽流向阴极，这样就会在阳极的表面产生一层绝缘的金属氧化物（电介质）。
&&&在电解化学中，当把电极浸入到电解溶液中时，会在电极分界面上出现电荷累积和电荷分离现象。电解液中反向带电离子的累积补偿了电极表面的剩余电荷。这一分界面称为赫尔姆霍兹层( Helmholtzlayer)。
&&&超级电容器的结构不再是那种中间填充介电材料的平板电极（或者卷成管状的平板电极）结构，在超级电容器中，电荷的充放电发生在电解质中多孔碳精材料或多孔金属氧化物之间的分界面上。
&&&赫尔姆霍兹层引起了一种称为双层电容的效应，当把一个直流电压加载到超级电容器中多孔炭精电极的两端，用于电荷补偿的阳离子或阴离子就会在带电电极周围的电解液中发生累积。如果分界面上不出现电子迁移，那么两层分离的电荷（金属一侧的电子或电子空穴，以及界面边界电解液一侧的阳离子或阴离子）就会出现在分界面上，双层电容的效应如图3-7所示。
&&&超级电容器实质上包含两个极板和一块悬挂在电解液中的隔板，正极板吸引电解液中的阴离子，负极板吸引阳离子。这形成了所渭的电化学双层电容( EDLC)，其具有两层电容式存储结构。
&&&Helmholtz - region电容是超级电容中的一种，具有Helmholtz层的超级电容，它的大小取决于多孔炭精电极的面积以及电解液中的离子容量，双层电极上每平方厘米的电容大小是普通介电电容的10000倍。这是因为双层电极中电荷之间的距离只有0.3～0. 5nm，而电解化学中这一距离为lO～lOOnm，云母电容或聚苯乙烯电容为lOOOnm。
&&&这种双层结构降低了实际器件应该达到的理论电容值，因为超级电容器包括一对电极，每个电极的面积只有总面积的一半。另外，超级电容器实际上是两个电容相串联而成的。因此，超级电容器的实际电容值只有根据电极面积和离子容量计算出来的理论电容值的四分之一。
&&&超级电容器在充电一放电过程中，实现电能一电场能一电能的转换，整个过程中，没有任何化学反应，不对周边环境造成污染，是一种理想的储能器。超级电容器的功率密度高于现有任何各种蓄电池，并具有高能量密度。
&&&三、超级电容器等效电路模型超级电容器等效电路模型对超级电容器储能系统的分析和设计都很重要，工程用等效电路模型应该能够尽可能多的反映其内部物理结构特点，而且模型中的参数应容易测量。
&&&最简单的超级电容器等效模型是只有一个阻容单元构成的RC模型，如图3-8 (a)所示，包括理想电容器C、等效串联内阻R。、等效并联内阻Rp。等效串联内阻R。表示超级电容器的总串联内阻，在充放电过程中会产生能量损耗，一般以热的形式表现，还会因阻抗压降而使端电压出现波动，产生电压纹波。等效并联内阻R。反映超级电容器总的漏电情况，一般只影响长期储能过程，也称为漏电电阻。在对超级电容器的自放电回路的时间常数进行了测试，长达数十小时至上百小时，远远高于充放电时间常数。而且，在实际应用中，超级电容器一般通过功率变换器与电源连接，并处于较快的和频繁的充放电循环过程中，因此，R。的影响可以忽略。因此，可以进一步将超级电容器模型简化为理想电容器和等效串联内阻的串联结构，如图3-8 (b)所示。
&&&RC等效模型结构简单，能够较准确地反映出超级电容器在充放电过程中的外在电气特征，将器件并联或串联不会影响其特性。因此，超级电容器组的等效电路也玎以近似为RC结构，其等效串联内阻R。rrayR.rray一(Ns&RP)/NP (3-8)超级电容器组的等效电容Carray一(NP&C)/Ns (3-9)式中：Ns为串联器件数，NP为并联支路数。
&&&四、超级电容器的特性超级电容器与蓄电池比较具有如下特性：
&&&(1)超低串联等效电阻，功率密度是锂离子电池的数十倍以上，适合大电流放电（一枚4.7F电容能释放瞬间电流18A以上）。
&&&(2)超长寿命，充放电大于50万次，是Li - ion电池的500倍，是-Ni - MH和Ni- Cd电池的1000倍，如果对超级电容器每天充放电20次，连续使用可达68年。
&&&(3)可以大电流充电，充放电时间短，对充电电路要求简单，无记忆效应。
&&&(4)免维护，可密封。
&&&(5)温度范围宽- 40～+70℃，一般蓄电池是-20～60℃。
&&&超级电容器可以大电流放电，可以补充主电源（蓄电池或燃料电池）在负载启动时所需要的峰值电流，减小主电源的负荷。上海奥威科技开发公司研发的UCT - 80000F超级电容器在不同放电电流时的放电曲线如图3-9所示。在不同温度时的放电曲线如图3-10所示。
&&&五、超级电容器选择超级电容器具有广泛的用途，与燃料电池等高能量密度的韧质相结合，超级电容器能提供快速的能量释放，满足高功率需求，从而使燃料电池可以仅作为能量源使用。目前，超级电容器的能量密度可高达20kW/kg，已经开始抢占传统电容器和蓄电池之间的这部分市场。
&&&在那些要求高可靠性而对能量要求不高的应用中，可以用超级电容器来取代蓄电池，也可以将超级电容器和蓄电池结合起来，应用在对能量要求很高的场合，从而可以采用体积更小、更经济的蓄电池。
&&&超级电容器的ESR值很低，从而可以输出大电流，也可以快速吸收大电流。同化学充电原理相比，超级电容器的工作原理使这种产品的性能更稳定，因此，超级电容器的使用寿命更长。一些产品适合采用蓄电池、超级电容器的混合系统，超级电容器的使用可以避免为了获得更多的能量而使用大体积的蓄电池。
&&&在系统中，超级电容器具有两大功能。首先，作为能量储存装置，在白天时储存光伏电池提供的能量，在夜间或阴雨天光伏电池不能发电时向负载供电，其次，与光伏电池及控制器相配合，实现MPPT。
&&&超级电容器储能系统主要由太阳能电池板、超级电容器、DC/DC变换器、负载及检测控制电路几部分组成。超级电容器储能系统的原理框图如图3 -11所示。
&&&超级电容器的额定电压范围为2. 5～2. 7V，因此，很多应用需要使用多个超级电容器单元。当串联这些单元时，设计中需要考虑单元之间的平衡和充电情况。
&&&由于超级电容器单体电压较低，若设计选用电容量为480F，工作电压范围为3.5～13. 5V的超级电容器，此超级电容器组件可储能为E一丢CV一丢&480&13. 52&43 740J晟大可释放的能量为E一丢c（坼一明）一丢&480&(13. 52&3.52)一40 800J由上面的计算可知，超级电容器的能量是依靠其电容值与其端电压而得到的，与电容值成正比关系，与其端电压的平方成正比关系。在超级电容器使用中，端电压是随着充放电而变化的。
&&&任何超级电容器都会在通电的情况下，通过内部并联电阻放电，这个放电电流就称为漏电流，它会影响超级电容器单元的自放电。同某些二次电池技术相似，超级电容器的电压在串联使用时需要平衡，因为存在漏电流，内部并联电阻的大小将决定串联的超级电容器单元上的电压分配。当超级电容器上的电压稳定后，(电工之家)各个单元上的电压将随着漏电流的不同而发生变化，而不是随着容值不同而变化。漏电流越大，额定电压越小，反之，漏电流小，额定电压高。这是因为，漏电流会造成超级电容器单元放电，使电压降低，而这个电压会随后影响和它串联在一起的其他单元的电压（这里假定这些串联的单元都使用同一个恒定电压供电）。
&&&为了补偿漏电流的变化，常采用的方法是，在每一个单元旁边并联一个电阻，来控制整个单元的漏电流。这种方法有效地降低了各单元之间相应并联电阻的变化。另一个推荐使用的方法是主动单元平衡法( activecell - balancing)，采用这种方法，每一个单元都会被主动监视，当有电压变化时，即进行互相平衡。这种方法可以降低单元上的任何额外负载，使工作效率更高。
&&&如果电压超过单元的额定电压，将会缩短单元的使用寿命。对于高可靠性超级电容器来说，如伺维持电压在要求的范围内是关键的一点，必须控制充电电压，以保证它不能超过每个单元的额定电压。
&&&超级电容器的输出电压降由两部分组成，一部分是超级电容器释放能量；另一部分是由于超级电容器内阻引起。两部分谁占主要取决于时间，在非常快的脉冲中，内阻部分占主要的，相反在长时间放电中，容性部分占主要。以下基本参数决定选择的超级电容器：
&&&(1)最高工作电压。
&&&(2)工作截止电压。
&&&(3)平均放电电流。
&&&(4)放电时间多长。
&&&六、超级电容器管理芯片现在市场上用来收集太阳能的储能元件大多数采用的是蓄电池，例如铅酸电池，锂电池，镍镉电池等。由于一般蓄电池的使用寿命短（循环充电次数不超过1000次），低温特性差（冬天低于10℃不能工作），不环保等因素使太阳能产业发展陷入瓶颈，超级电容器是近几年兴起的绿色储能元件，其使用寿命长（循环充电次数达到50W次以上，是锂电池的500倍，是镍氢、镍镉电池的1000倍），温度范围宽（- 40～+75℃），是一种环保储能元件，而且还有充电时间短，体积小、重量轻等优势完全弥补了蓄电池在太阳能产品中的应用缺点。
&&&超级电容器、蓄电池、燃料电池和太阳能电池板的相互结合产生了很多新颖的设计方案。最近茌达拉斯召开的功率电子技术大会上发表的论文中介绍了很多这类方案，代表了该技术的当前最新发展水平。在一篇名为&Storing Power with Super Capacitors&的论文中，ADVANCED AnalogicTechnologies公司的THOMAS DeLurio指出，超级电容器的问题在于它们的ESR (equivalent seriesresistance，等效串联电阻)较低。当最初电容放电之后，它对于充电电路而言就像是一个低值电阻。
&&&采用双单元超级电容器时需要满足一些采用其他电介质电容器所不需要的特殊要求，EDLC管理芯片必须能够符合这些要求，以切实保护EDLC，并控制超级电容器电源子系统。
&&&超级电容器子系统管理芯片的输入电流限值，必须与蓄电池和其他系统相一致。超级电容器子系统应支持高电流脉冲负载，同时又不中断正常的系统功能。
&&&例如，如果所用蓄电池的电流限值为2A，并且与超级电容器无关的功能可以在任一特定时间达到1. 4A，那么选择输入电流限值为600mA的超级电容器管理芯片就可以避免触发蓄电池过流保护装置。
&&&开关电容升压转换器和同步感应升压转换器，比异步感应升压转换器更适于对超级电容器进行充电。异步转换器无法主动断开输出端和输入端。如果超级电容器放电直至低于蓄电池电压值，并且蓄电池连接到了系统，那么将无法限制充电电流，因为肖特基二极管开始充当导体，而电流的流动也将不受控制。同步升压转换器和开关电容升压转换器都具有内控式场效应管，可限制流入超级电容器的电流。
&&&超级电容器管理芯片必须能够在其额定输出电流限值内处理输出短路，电容为0. 5F的超级电容器完全放电之后，就如同充电周期之初的对地短路。多数电源管理芯片都基于升压体系（无论是感应电容器还是开关电容器），会在输入电流限值内运行，直至电容器接近其目标输出电压。这就要求在启动时管理芯片能够耗散设备的大量功率。
&&&例如，如果蓄电池电压为4. OV，管理芯片的输入电流限值为500mA，假设超级电容器完全放电(UCAP&GND或OV)，则芯片必须在最初耗散设备中的2W功率，并继续充电过程。
&&&随着超级电容器电压的升高，芯片的耗散功率将会减少。子系统进入关闭状态时，予系统管理芯片应使升压转换器的输出端处于高阻态。这将防止EDLC在不使用时产生放电。
&&&需要为双单元超级电容器提供一个单元电压平衡方案，以避免每个EDLC单元出现过压。简单的电阻器就能用来平衡单个EDLC单元的电压，但是会继续吸收超级电容器的电流。首选的方法是采用主动平衡方案，即利用放大器来驱动平衡终端，从而维持EDLC单元的平衡。有效的主动平衡方案能够从特定的EDLC单元获取和吸收电流，以确保每个单元上的电压等于总输出电压的一半。
&&&七、超级电容器使用注意事项超级电容器在使用中应注意以下事项：
&&&(1)超级电容器具有固定的极性，在使用前，应确认极性。
&&&(2)超级电容器应在标称电压下使用：当电压超过标称电压时，将会导致电解液分解，同时超级电容器会发热，容量下降，而且内阻增加，寿命缩短，在某些情况下，可导致超级电容器性能崩溃。
&&&(3)超级电容器不可应用于高频率充放电的电路中，高频率的快速充放电会导致超级电容器内部发热，容量衰减，内阻增加，在某些情况下会导致超级电容器性能崩溃。
&&&(4)外界环境温度对于超级电容器的寿命有着重要的影响，超级电容器应尽量远离热源。
&&&(5)由于超级电容器具有内阻，在放电的瞬间存在电压阵，AU&J&R。
&&&(6)超级电容器不可处于相对湿度大于85%或含有有毒气体的场所，这些环境下会导致引线及超级电容器壳体腐蚀，导致断路。
&&&(7)超级电容器的存放：超级电容器不能置于高温、高湿的环境中，应在温度- 30～+50℃、相对湿度小于60%的环境下储存，避免温度骤升骤降，因为这样会导致产品损坏。
&&&(8)当超级电容器用于双面电路板上，需要注意连接处不可经过超级电容器可触及的地方，由于超级电容器的安装方式，会导致短路现象。当把超级电容器焊接在线路板上时，不可将超级电容器壳体接触到线路板上，不然焊接物会渗入至超级电容器穿线孔内，对超级电容器性能产生影响。
&&&(9)安装超级电容器后，不可强行倾斜或扭动超级电容器，这样会导致超级电容器引线松动，导致性能劣化。
&&&(10)在焊接过程中避免使超级电容器过热，若在焊接中使超级电容器出现过热现象，会降低超级电容器的使用寿命，例如：如果使用厚度为1. 6mm的印刷线路板，焊接过程应为2600C，时间不超过5s。在超级电容器经过焊接后，线路板及超级电容器需要经过清洗，因为某些杂质可能会导致超级电容器短路。
&&&(11)当超级电容器串联使用时，存在单体间的电压均衡问题，单纯的串联会导致某个或几个单体超级电容器过压，从而损坏这些超级电容器，整体性能受到影响，故在超级电容器串联使用时，需执行厂家的技术说明书的技术要求。
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电解液对超级电容器电化学性能影响的研究
【摘要】：超级电容器是一种高效的储能元件，性能介于传统电容器和化学电池之间。影响超级电容器性能的因素有电极材料、电解液等。电极材料主要包括碳材料、金属氧化物材料和导电聚合物材料。碳材料在超级电容器的材料中由于稳定性好、价格低廉，应用最为广泛；导电聚苯胺（PANI）由于自身的性能与活性炭（AC）制备成聚苯胺/活性炭复合电极得到了广泛的关注，可以用于制备超级电容器。LiClO_4/乙腈在超级电容器研究中得到了广泛的关注，但是市场销售的锂离子电解液对超级电容器的影响不同，这对于超级电容器的实际应用具有十分重要的意义。本文利用扫描电镜（SEM）、循环伏安法（CV）、恒流充放电、交流阻抗法（EIS）对电极材料进行表征与测试，并利用恒流充放电讨论了两种电解液对超级电容器的电化学性能的影响。全文主要内容概括如下：
（1）活性炭电极与聚苯胺/活性炭电极的制备与性能测试
将活性炭、炭黑、聚偏氟乙烯按质量比8:1:1的比例制备活性炭电极。利用CV在活性炭电极上沉积聚苯胺制备成复合电极。然后用SEM、CV、充放电和EIS对两种电极进行表征与测试。结果表明，当电流密度为3mA·cm~(-2)时，活性炭电极比电容为97.4F·g~(-1)，1000次充放电循环后，比电容降至首次循环的90%。而复合电极在3mA·cm~(-2)的电流密度时，比电容为340.4F·g~(-1)，明显高于活性炭电极，这是因为聚苯胺在充放电过程中，由于其表面形貌产生的双电层电容和氧化还原反应产生的赝电容起到了增加比电容的作用。经过1000次充放电循环，比电容降至首次循环的70%。
（2）电解液对对称超级电容器电化学性能影响的研究
分别组装电解液为LiClO_4/乙腈和市售的NH602锂离子电解液两种对称超级电容器。然后利用充放电进行测试。测试结果表明，LiClO_4/乙腈电解液对称超级电容器在充放电循环中很稳定，表现出了活性炭双电层储能特性。3mA·cm~(-2)电流密度充放电，电位窗口为[0~2.7V]时，比电容为52.0F·g~(-1)，能量密度为50.7Wh·Kg~(-1)，功率密度为905.7W·Kg~(-1)；经过1000次充放电循环，比电容为49.8F·g~(-1)，能量密度和功率密度分别为46.8Wh·Kg~(-1)和897.7W·Kg~(-1)。当充放电电位提高至3.0V时，电化学性能出现明显的下降。推断可能为LiClO_4/乙腈电解液在较高的电位下发生反应，导致超级电容器的性能下降。LiClO_4/乙腈电解液不适宜在高电位下进行充放电测试。
NH602锂离子电解液超级电容器可以在[0~3.5V]的电位窗口顺利进行充放电，明显高于LiClO_4/乙腈电解液，并能有效提高能量密度和功率密度。3mA·cm~(-2)电流密度充放电时，比电容为60.2F·g~(-1)，能量密度达到79.1Wh·Kg~(-1)，功率密度为1162.0W·Kg~(-1)。经过1000次充放电循环后，比电容为51.1F·g~(-1)，能量密度降到56.3Wh·Kg~(-1)，功率密度为1170.7W·Kg~(-1)。这是可能是因为NH602锂离子电解液中的充放电电位较高，可以增大能量密度；锂离子在充放电过程中能够快速的吸附与脱附，传质速率快等，所以NH602锂离子电解液对称超级电容器能适用于大功率充放电。
（3）电解液对非对称超级电容器电化学性能影响的研究
分别组装正极为复合电极、负极为活性炭电极的两种不同电解液的非对称超级电容器，然后对其进行充放电测试。结果表明，LiClO_4/乙腈电解液非对称超级电容器能在[0~2.7V]的电位窗口顺利进行充放电测试，并且性能比较稳定。比电容比对称超级电容器约高一倍，这是因为非对称超级电容器不仅具有双电层电容，还具有由于聚苯胺氧化还原反应产生的赝电容。3mA·cm~(-2)电流密度充放电时，比电容为118.0F·g~(-1)，能量密度为100.0Wh·Kg~(-1)，功率密度为927.4W·Kg~(-1)；经过1000次充放电循环，比电容为95.1F·g~(-1)，能量密度和功率密度分别为67.7Wh·Kg~(-1)和860.3W·Kg~(-1)。
NH602锂离子电解液非超级电容器电化学性能不佳。充电曲线在2.5V以上出现拐点，并导致充电时间过长，并且随着循环的进行，充电时间越来越短，表明2.5V以上所充的能量被电极表面物质的不可逆反应所消耗掉。通过对电极进行SEM、CV、EIS测试分析其原因可能为在测试过程中，聚苯胺在NH602锂离子电解液中可逆性较差，并且表面的聚苯胺小颗粒发生了解聚与自聚，聚苯胺表面变光滑，使得表面积下降，降低比电容。聚苯胺在NH602锂离子电解液中电阻过大，达到了若干数量级，这可能也是导致非对称超级电容器电化学性能较差的原因之一。
【关键词】：
【学位授予单位】：中国海洋大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TM53【目录】：
摘要5-8Abstract8-141. 绪论14-29 1.1 前言14 1.2 超级电容器的概述14-17
1.2.1 概念14-15
1.2.2 超级电容器的分类15-16
1.2.3 超级电容器的特点16-17
1.2.4 超级电容器的应用17 1.3 超级电容器的电极材料17-20
1.3.1 碳材料17-18
1.3.2 金属氧化物材料18
1.3.3 导电聚合物18-20 1.4 超级电容器的电解质20-22
1.4.1 电解质的分类20-22
1.4.2 电解质的研究现状22 1.5 聚苯胺的研究22-27
1.5.1 聚苯胺的结构22-23
1.5.2 聚苯胺的合成23-24
1.5.3 聚苯胺的性质24-25
1.5.4 聚苯胺的应用25-27 1.6 本论文的研究意义及内容27-292. 活性炭电极与聚苯胺/活性炭电极的制备与性能测试29-47 2.1 实验药品29-30 2.2 实验仪器及设备30 2.3 实验方法30-32
2.3.1 循环伏安法31
2.3.2 恒电流充放电测试31-32
2.3.3 交流阻抗法32
2.3.4 扫描电镜分析32 2.4 活性炭电极与聚苯胺/活性炭电极的制备32-34
2.4.1 活性炭电极的制备32-33
2.4.2 聚苯胺/活性炭复合电极的制备33-34 2.5 活性炭电极与聚苯胺/活性炭电极的表征34-46
2.5.1 活性炭电极的表征34-40
2.5.1.1 形貌分析35-36
2.5.1.2 循环伏安测试36-37
2.5.1.3 恒流充放电测试37-38
2.5.1.4 循环寿命测试38-39
2.5.1.5 交流阻抗测试39-40
2.5.2 聚苯胺/活性炭电极的表征40-46 2.6 本章小结46-473 电解液对对称超级电容器电化学性能影响的研究47-58 3.1 实验方法47-48 3.2 LiClO_4/乙腈电解液对称超级电容器的电化学性能测试48-52 3.3 NH602 锂离子电解液对称超级电容器的电化学性能的测试52-56
3.3.1 恒流充放电测试52-53
3.3.2 循环寿命测试53-56 3.4 本章小结56-584 电解液对非对称超级电容器电化学性能影响的研究58-73 4.1 实验方法58 4.2 LiClO_4/乙腈电解液非对称超级电容器的电化学性能测试58-61
4.2.1 恒流充放电测试58-59
4.2.2 循环寿命测试59-61 4.3 NH602 锂离子电解液非对称超级电容器的电化学性能测试61-63 4.4 NH602 锂离子电解液非对称超级电容器的性能下降原因探讨63-72
4.4.1 复合电极在 NH602 锂离子电解液中的循环伏安测试64
4.4.2 复合电极在 NH602 锂离子电解液中的交流阻抗测试64-67
4.4.3 复合电极在 CV 测试前后的扫描电镜67-68
4.4.4 活性炭电极在 NH602 锂离子电解液中的循环伏安测试68
4.4.5 活性炭电极在 NH602 锂离子电解液中的交流阻抗测试68-70
4.4.6 纯聚苯胺电极在 NH602 锂离子电解液中的循环伏安测试70-71
4.4.7 纯聚苯胺电极在 NH602 锂离子电解液中的交流阻抗测试71-72 4.5 本章小结72-735 全文总结73-75参考文献75-79致谢79-80个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果80-81
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