有機(jī)系中石墨-活性碳混合電極在非對(duì)稱電容器中的應(yīng)用.pdf

1、與傳統(tǒng)電容器相比，超級(jí)電容器具有較大的比容量和較高的比能量，與蓄電池相比，超級(jí)電容器具有較高的比功率，且循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、能快速充放電，它是一種理想的新型貯能裝置。它在太陽(yáng)能、移動(dòng)通信、信息技術(shù)、消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車、航天航空和國(guó)防科技中具有重要和廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在商業(yè)化的超級(jí)電容器主要以活性碳作為電極材料，但由于活性碳導(dǎo)電性能較差，比容量低，含有較多的不純物，孔徑分布不均勻，且大部分為微孔，限制了超級(jí)電容器的廣泛應(yīng)用。石墨作

2、為商業(yè)鋰二次電池的負(fù)極材料，具有高導(dǎo)電性、高可逆比容量和獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)適合作為超級(jí)電容器電極材料，最近其作為電容器電極材料成為研究熱點(diǎn)，且有不少報(bào)導(dǎo)其具有優(yōu)良的電化學(xué)性能。本論文研究了高比表面石墨(G300、280m2 g-1)和低比表面石墨(AGP、20-30m2 g-1)分別與三種活性碳，即100nmAC(中國(guó))、YP-17D(日本)、SUPRA30(荷蘭)制備混合電極，混合電極和商業(yè)活性碳極片C1及自制的活性碳C2分別作為超級(jí)電容

3、器負(fù)極和正極，研究了其電化學(xué)性能。通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究得到以下結(jié)論： 1.G300與100nmAC球磨后制備的混合電極，即S1、S2、S3、S4、S5(含G300分別為5wt％、20wt％、35％、50wt％、65wt％)，在1.3M TEMABF4/碳酸丙稀酯(PC)、1.0M Et4NBF4/PC和1.0M LiPF6/碳酸乙烯酯(EC)+二甲基碳酸酯(DMC)電解液中三電極(CV)測(cè)試結(jié)果表明：G300的加入可以提高混合材料的電勢(shì)

4、窗口，但混合電極的比容量都小于純100nmAC電極的比容量，而混合電極的比容量又以S3的比容量最大，S3為混合電極的最優(yōu)化電極：交流阻抗(EIS)結(jié)果顯示：S3的等效串聯(lián)電阻(ESR)小于100nmAC的，而大于純G300電極的；這說(shuō)明G300的加入可以提高導(dǎo)電性?；旌想姌O恒流充放電的對(duì)稱性三角形曲線和近似矩形的CV曲線說(shuō)明混合電極只形成雙電層電容。 2.G300分別和YP-17D、SUPRA30制備S3最優(yōu)化混合電極在1.3M

5、TEMAB.F4/PC和1.0M LiPF6/EC+DMC電解液中進(jìn)行CV、EIS和充放電測(cè)試。得到的結(jié)果類似G300和100nmAC最優(yōu)化混合電極。 3.純AGP石墨電極在1.0M LiPF6/EC+DMC(體積比1:3)電解液中二電極嵌鋰實(shí)驗(yàn)和三電極CV結(jié)果表明：該石墨表面形成固體電解質(zhì)界面(SEI)膜的電位區(qū)間為0.8V-0.2V，嵌鋰反應(yīng)電位區(qū)間為0V-0.2V，并且SEI膜主要在首次陰極化過(guò)程中形成；當(dāng)正負(fù)極質(zhì)量之比為

6、3.8時(shí)即C1/AGP，電化學(xué)測(cè)試表明，在1.5V-4.5V電勢(shì)區(qū)間，電流密度由25mA g-1(92.5mAh g-1)增大到40mA/g(68.5mAh g-1)，其容量保持在69.7％；當(dāng)正負(fù)極質(zhì)量之比為1時(shí)即C1/AGP，由充放電電流密度為110mA·g-1增大到200mA·g-1，放電比容量分別為78.5mAh·g-1和68.5mAh·g-1，其比容量保持了87.3％。并且后者的充放電效率也較前者好。 4.AGP與SU

7、PRA30混合制備的S3混合電極的第三次CV測(cè)試比容量為189.3mAh g-1，大于AGP電極第三次的132.6 mAh g-1(CV電勢(shì)窗口為0-3.0V)；混合體系C1/S2恒流充放電測(cè)試表明，在電流密度為200mA g-1條件下，在1.5V-4.5V電勢(shì)區(qū)間，比容量由144mAh g-1(50mA g-1)下降為135mAh g-1(200mAg-1)，1000次循環(huán)后C1/S2體系衰減了70.4％，而在電流密度為40mA g-