炭基电化学电容器电极材料的电容性能及模型计算

【摘要】：电化学电容器是近几年兴起的清洁储能元件。其特性介于传统电容器与电池之间,具有功率密度高,循环寿命长,成本低等特点,被主要作为后备电源广泛应用于电动汽车,风力发电,工业制造等领域。以高比表面积活性炭作为电极材料的电化学电容器最具商业前景,其能量的存储主要取决于比表面积,但二者并非呈线性关系。同时,多孔电极的孔径分布也是影响电化学双电层电容器存储电容量的重要因素。 本文以高比表面积活性炭为电极材料的电化学电容器为背景,对电极电容性质的测试及模型的建立进行了深入的研究。 (1)对不同活性炭电极进行循环伏安、恒流充放电、交流阻抗谱等电化学测试并对电容性质进行分析。 (2)通过De Levie圆柱孔内壁的传输线模型及公式实现了对电化学双电层电容器阻抗谱的曲线拟合,探讨了孔直径、孔深度对交流阻抗谱的影响。结果表明,随着孔径的减小过渡频率向低频方向移动,随着孔深的增加过渡频率向低频方向移动。 (3)首次建立了一种具有多分支的多孔电极三级孔道结构模型,运用该电极模型对不同活性炭电极的交流阻抗谱进行拟合,拟合结果表明符合度较高,证明该模型对分析活性炭电极结构具有一定的指导意义。