本文關(guān)鍵詞：超級(jí)電容器新型電解液的超低溫及高耐電壓特性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超級(jí)電容器具有超高的功率密度和超長(zhǎng)的循環(huán)壽命等獨(dú)特性能,在電動(dòng)汽車、新型軌道交通運(yùn)輸、太陽能與風(fēng)力發(fā)電、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿�。本文基于高比表面積多孔炭材料電容器的雙電層儲(chǔ)能基本原理,針對(duì)決定其低溫性能和耐電壓特性的核心材料——有機(jī)電解液,開展了制備與電化學(xué)性能研究,并對(duì)基于所制備的新型電解液的電容器的超低溫及高耐電壓特性進(jìn)行了分析探討。采用實(shí)驗(yàn)室自制的四氟硼酸雙螺環(huán)季銨鹽(SBP-BF4),溶于乙腈(AN)與碳酸二丁酯(DBC)的混合溶劑,配制了不同濃度(0.5-1.5 mol L-1)、不同DBC含量(0%-33%)的SBP-BF4/AN+DBC電解液。室溫下,0.5 M的純AN電解液電導(dǎo)率高達(dá)31.96 mS cm-1,在超低溫(-60℃)下,DBC-20%電解液的電導(dǎo)率仍高達(dá)8.56 mS cm-1。將其應(yīng)用于商用活性炭(YP-50F)電極時(shí)獲得了在超低溫下極好的儲(chǔ)能特性和循環(huán)穩(wěn)定性�；贒BC-20%電解液的電容器在-60℃下,電流密度為2500 mA g-1時(shí),10000次循環(huán)后,其放電比容量仍高達(dá)95 F g-1,表現(xiàn)出極好的超低溫大倍率放電穩(wěn)定性。在超低溫測(cè)試基礎(chǔ)之上,本文進(jìn)一步探討了電解液濃度對(duì)其耐電壓特性的影響,并通過提高電容器的工作電壓以增大其能量密度。在室溫下,隨著電解液濃度的增大,其耐電壓特性增強(qiáng),基于1.5 M純AN及DBC混合電解液的電容器表現(xiàn)出最優(yōu)的耐高電壓性能。在3.5 V的高電壓下,電流密度高達(dá)20000mA g-1時(shí),其放電比容量分別為97 F g-1和98F g-1,同時(shí)兼具較高的比能量和比功率,分別為52 Wh kg-1和31.5 kW kg-1。在-60℃下,基于純AN電解液的電容器性能急劇下降,而基于1.0 M DBC-20%電解液電容器表現(xiàn)出優(yōu)異的超低溫工作性能。在3.5 V電壓下,電流密度為5000 mA g-1時(shí),其放電比容量為92F g-1。同時(shí),電容器的比能量和比功率分別高達(dá)39 Wh kg-1和10.5 kW kg-1。以上超低溫及高電壓下的電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明：DBC的引入有效地降低了混合電解液體系的熔點(diǎn),使其在超低溫下具有較高的電導(dǎo)率,從而使電容器表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。此外,通過提高電容器的工作電壓,可以在保持其高功率密度的同時(shí),大幅提高其能量密度,使電容器兼具較高的比能量和比功率。
【關(guān)鍵詞】：四氟硼酸螺環(huán)季銨鹽 碳酸二丁酯 乙腈 超低溫特性 耐高電壓特性 圓柱形超級(jí)電容器 新型離子液體電解液
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O646;TM53
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 文獻(xiàn)綜述9-27
• 1.1 引言9-10
• 1.2 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介10-18
• 1.2.1 超級(jí)電容器的發(fā)展10-11
• 1.2.2 超級(jí)電容器國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.3 超級(jí)電容器的工作原理12-14
• 1.2.4 超級(jí)電容器的分類14-15
• 1.2.5 超級(jí)電容器的特點(diǎn)15-16
• 1.2.6 超級(jí)電容器的應(yīng)用16-18
• 1.3 超級(jí)電容器用電極材料簡(jiǎn)介18-19
• 1.3.1 碳基電極材料18
• 1.3.2 金屬氧化物基電極材料18-19
• 1.3.3 導(dǎo)電聚合物基電極材料19
• 1.4 超級(jí)電容器常用碳材料19-22
• 1.4.1 活性炭19-21
• 1.4.2 活性炭微球21
• 1.4.3 碳納米管21-22
• 1.4.4 碳納米纖維22
• 1.4.5 碳?xì)饽z22
• 1.5 超級(jí)電容器用電解液22-24
• 1.5.1 超級(jí)電容器用電解液簡(jiǎn)介22-23
• 1.5.2 超級(jí)電容器用新型電解液23-24
• 1.5.3 超級(jí)電容器用新型低溫電解液24
• 1.6 本課題的選題意義及研究?jī)?nèi)容24-27
• 第二章 材料制備及超級(jí)電容器的組裝和測(cè)試方法27-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料、化學(xué)試劑及設(shè)備儀器27-29
• 2.1.1 原料來源27
• 2.1.2 主要原料和試劑27-28
• 2.1.3 主要儀器和設(shè)備28-29
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法29-35
• 2.2.1 新型低溫電解液的制備及性能檢測(cè)30-31
• 2.2.1.1 四氟硼酸螺環(huán)雙吡咯烷季銨鹽的合成30
• 2.2.1.2 電解液的配制與除水純化30-31
• 2.2.1.2.1 電解液的配制30
• 2.2.1.2.2 電解液的除水純化30-31
• 2.2.1.3 電解液性能檢測(cè)31
• 2.2.2 圓柱形型電容器電極制備、電容器組裝及性能測(cè)試31-33
• 2.2.2.1 極片制備及電容器組裝31-32
• 2.2.2.2 電容器電化學(xué)性能測(cè)試32-33
• 2.2.3 超級(jí)電容器超低溫及高耐電壓性能評(píng)價(jià)33-35
• 第三章 超級(jí)電容器新型電解液的超低溫特性研究35-47
• 3.1 前言35-37
• 3.2 電解液的物理性能參數(shù)37-38
• 3.2.1 電解液的水分測(cè)定37
• 3.2.2 不同溫度下電解液的電導(dǎo)率37-38
• 3.3 新型電解液用于超級(jí)電容器的超低溫電化學(xué)性能38-46
• 3.3.1 恒流充放電測(cè)試39-41
• 3.3.2 倍率性能測(cè)試41-42
• 3.3.3 交流阻抗測(cè)試42-44
• 3.3.4 循環(huán)伏安測(cè)試44-45
• 3.3.5 循環(huán)壽命測(cè)試45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第四章 超級(jí)電容器新型電解液的耐電壓特性研究47-61
• 4.1 前言47
• 4.2 試驗(yàn)部分47-48
• 4.2.1 不同濃度電解液的制備47-48
• 4.2.2 電極的制備及電容器的組裝48
• 4.3 新型電解液用于超級(jí)電容器的耐電壓性能48-59
• 4.3.1 恒流充放電測(cè)試48-52
• 4.3.1.1 基于不同濃度純AN電解液電容器的耐電壓測(cè)試49-50
• 4.3.1.2 基于不同濃度DBC-20%電解液電容器的耐電壓測(cè)試50-52
• 4.3.2 倍率性能測(cè)試52-56
• 4.3.2.1 基于不同濃度純AN電解液電容器的倍率性能測(cè)試53-54
• 4.3.2.2 基于不同濃度DBC-20%電解液電容器的倍率性能測(cè)試54-56
• 4.3.3 比能量-比功率測(cè)試56-58
• 4.3.4 循環(huán)壽命測(cè)試58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第五章 全文結(jié)論及在今后工作中的展望61-63
• 5.1 論文主要結(jié)論61-62
• 5.2 對(duì)進(jìn)一步研究的建議62-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 發(fā)表論文及參加科研情況69-71
• 致謝71

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