發(fā)布時(shí)間：2017-10-27 01:31

  本文關(guān)鍵詞：雙電層電容器電極涂覆過(guò)程中若干工藝問(wèn)題研究

  更多相關(guān)文章： 雙電層電容器 電極制備 涂覆 固含物濃度 粘結(jié)劑

【摘要】：雙電層電容器具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),是適合短時(shí)間大電流充放電的重要儲(chǔ)能裝置,因此在眾多領(lǐng)域的應(yīng)用都頗受矚目。雙電層電容器器件性能不僅與活性炭、粘結(jié)劑以及導(dǎo)電劑的種類有關(guān),還與電極材料的添加量、電極漿料涂覆厚度等生產(chǎn)工藝條件有關(guān)。目前超級(jí)電容器的電極制造過(guò)程缺乏具有針對(duì)性的研究,因此對(duì)雙電層電容器涂布過(guò)程工藝條件探索具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文以粒徑5μm的瀝青基活性炭為電極活性物質(zhì),通過(guò)改變電極漿料的配方以及涂覆的濕膜厚度,制備了一系列扣式雙電層電容器。通過(guò)循環(huán)伏安、交流阻抗、恒流充放電等電化學(xué)表征手段評(píng)估電極性能,對(duì)電極漿料固含物濃度、粘結(jié)劑種類、粘結(jié)劑添加量、涂膜厚度等條件作出優(yōu)化,掌握了電極性能隨工藝條件的變化規(guī)律。本實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：1.考察電極漿料濃度對(duì)雙電層電容器性能的影響,通過(guò)流變行為優(yōu)化電極漿料的配比。結(jié)果表明,漿料粘度隨著剪切速率的增加而減少,隨著固含物濃度的增加而增加。當(dāng)剪切速率恒定時(shí),漿料粘度不隨時(shí)間變化而變化,說(shuō)明該體系分散穩(wěn)定。當(dāng)漿料濃度高于0.25g/ml時(shí),漿料的攪拌制備難度增加,難以得到分散均勻的電極漿料。當(dāng)電極漿料濃度為0.225g/ml時(shí),可以制備出具有最佳性能的電極,在1 A/g的充放電速率下,其比電容可達(dá)34.3 F/g。2.考察粘結(jié)劑種類對(duì)雙電層電容器性能的影響,分別以油性PVDF、水性CMC/SBR和水性LA133作為粘結(jié)劑,優(yōu)化粘結(jié)劑添加量,并比較其對(duì)電容器電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,以PVDF或CMC/SBR為粘結(jié)劑,固含物濃度0.225g/ml時(shí),漿料粘度在2000-3000 mPa·s之間,電極漿料具有良好的流平性能。以LA133為粘結(jié)劑時(shí),固含物濃度為0.225g/ml情況下,電極漿料粘度只有20-350 mPa·s,極易流動(dòng),難以涂覆。PVDF的最佳添加量為8 wt.%,此時(shí)電極在1 A/g下比電容為39.2 F/g,2000次循環(huán)后的容量保持率為95.2%。CMC/SBR的最佳添加量為8 wt.%,此時(shí)電極在1 A/g下比電容為34.7F/g,2000次循環(huán)后的容量保持率為92.6%。3.考察涂膜厚度對(duì)雙電層電容器性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)涂膜厚度為60-90μm時(shí),可以獲得較好的電化學(xué)性能。90μm厚度電極在1 A/g的充放電速率下,比電容可達(dá)到34.3 F/g,2000次循環(huán)以后的容量保持率為94.4%。
【關(guān)鍵詞】：雙電層電容器 電極制備 涂覆 固含物濃度 粘結(jié)劑
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 前言11-12
• 1.2 超級(jí)電容器12-13
• 1.3 超級(jí)電容器分類13-14
• 1.3.1 雙電層電容13
• 1.3.2 法拉第贗電容13-14
• 1.3.3 混合型電容器14
• 1.4 雙電層電容器材料14-18
• 1.4.1 電極活性物質(zhì)14-16
• 1.4.2 電解液體系16-17
• 1.4.3 粘結(jié)劑17-18
• 1.5 電容器組裝生產(chǎn)工藝18-19
• 1.5.1 電極片的制備18
• 1.5.2 電容器單元設(shè)計(jì)18-19
• 1.6 超級(jí)電容器測(cè)試方法19-23
• 1.6.1 循環(huán)伏安法19-20
• 1.6.2 電化學(xué)交流阻抗譜20-22
• 1.6.3 恒流充放電22-23
• 1.7 超級(jí)電容器的應(yīng)用和市場(chǎng)23-25
• 1.7.1 發(fā)電及電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行23-24
• 1.7.2 混合動(dòng)力及電容電動(dòng)汽車24-25
• 1.7.3 能量回收系統(tǒng)25
• 1.8 課題的提出以及研究?jī)?nèi)容25-26
• 第2章 實(shí)驗(yàn)原料及設(shè)備26-30
• 2.1 主要實(shí)驗(yàn)原料26-29
• 2.1.1 活性炭的制備26-28
• 2.1.2 電解液28
• 2.1.3 其他化學(xué)試劑28-29
• 2.2 電化學(xué)性能測(cè)試29-30
• 第3章 漿料濃度對(duì)雙電層電容器性能的影響30-38
• 3.1 電極制備30-31
• 3.1.1 電極漿料制備30
• 3.1.2 電極漿料涂覆30
• 3.1.3 電極干燥30-31
• 3.1.4 沖片及油壓31
• 3.1.5 電極二次干燥及電容器組裝31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論31-37
• 3.2.1 漿料濃度對(duì)電極漿料性能的影響31-33
• 3.2.2 漿料濃度對(duì)電容器性能的影響33-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第4章 粘結(jié)劑對(duì)雙電層電容器性能的影響38-59
• 4.1 聚偏氟乙烯(PVDF)38-45
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)部分38-39
• 4.1.2 聚偏氟乙烯(PVDF)添加量對(duì)電極漿料性能的影響39-40
• 4.1.3 聚偏氟乙烯(PVDF)添加量對(duì)電容器性能的影響40-45
• 4.2 羧甲基纖維素(CMC)和丁苯橡膠(SBR)混合粘結(jié)劑45-50
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)部分45
• 4.2.2 羧甲基纖維素(CMC)和丁苯橡膠(SBR)添加量對(duì)電極漿料性能的影響45-46
• 4.2.3 羧甲基纖維素(CMC)和丁苯橡膠(SBR)添加量對(duì)電容器性能的影響46-50
• 4.3 LA13350-57
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)部分50-52
• 4.3.2 LA133添加量對(duì)電極漿料性能的影響52-53
• 4.3.3 LA133添加量對(duì)電容器性能的影響53-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 第5章 涂覆電極厚度對(duì)雙電層電容器性能的影響59-65
• 5.1 實(shí)驗(yàn)部分59
• 5.2 涂覆厚度對(duì)電容器電化學(xué)性能的影響59-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 第6章 結(jié)論及展望65-67
• 6.1 主要結(jié)論65-66
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)66
• 6.3 工作展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1101377