采用納米二氧化硅（SiO₂）對原位電沉積所制備的聚乙烯醇硼酸鉀（PVAPB）水凝膠電解質(zhì)（HPE）進(jìn)行摻雜改性,并對摻雜前后的電解質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)、形貌、熱性能以及電導(dǎo)率進(jìn)行分析。結(jié)果顯示摻雜前后電解質(zhì)都具有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu),SiO₂的加入會(huì)增加HPE的鹽含量,促進(jìn)離子的解離和運(yùn)動(dòng)。改性后的PVAPB HPE離子電導(dǎo)率達(dá)到了1.59 mS/cm。由SiO₂改性PVAPB HPE組裝的超級(jí)電容器在1.0 A/g的電流密度下具有75.6 F/g的比容量,且時(shí)間常數(shù)為33.3 s。相比于未改性的超級(jí)電容器的容量提高了13.5%,時(shí)間常數(shù)縮短了一半。同時(shí),使用SiO₂摻雜改性HPE的超級(jí)電容器也體現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。 

【文章來源】：儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2020,9(06)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

(a)PVAPB HPE和納米二氧化硅的紅外譜圖；(b) PVAPB HPE電解質(zhì)的DSC圖

時(shí)間常數(shù)和倍率性能是判斷超級(jí)電容器電化學(xué)性能的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。對含有1.0%Si O2的超級(jí)電容器與不含Si O2的電容器進(jìn)行了時(shí)間常數(shù)和倍率性能的測試，結(jié)果如圖8所示。圖8(a)是兩種不同電容器的C?與頻率關(guān)系譜。C?是指在EIS測試中電容的虛部部分，它對應(yīng)的是由于滯后造成的不可逆的能量消耗，計(jì)算公式為C?(ω)=-Z?(ω)/ω|Z(ω)|2，式中-Z?(ω)表示阻抗的虛部，ω代表頻率[15]。而時(shí)間常數(shù)τ0=1/f0(f0是C?取最大值時(shí)的頻率)表示設(shè)備的弛豫時(shí)間，反映超級(jí)電容器放電效率的參數(shù)[15]。添加Si O2后的電容器的時(shí)間常數(shù)只有33.3 s，是未添加超級(jí)電容器(71.4 s)的1/2，這說明Si O2的加入會(huì)使得超級(jí)電容器在較短的時(shí)間內(nèi)能放出更多的能量，能量效率較高。因此添加Si O2的超級(jí)電容器能在大電流下表現(xiàn)出更加優(yōu)良的性能[15]。兩種不同超級(jí)電容器的倍率性能顯示在圖8(b)�？梢钥闯鰞煞N電容器在不同電流密度下都能保持良好穩(wěn)定性。并且電流密度從0.1 A/g增加到1.5 A/g然后再回到小電流0.1 A/g，兩種電容器的容量幾乎都不會(huì)發(fā)生衰減，說明倍率性能良好。并且加入Si O2的超級(jí)電容器在各種電流密度下的容量都要明顯優(yōu)于未添加的，說明Si O2的加入能夠使得超級(jí)電容器的性能更加優(yōu)異。3 結(jié)論

納米Si O2改性PVAPB HPE的制備過程如圖1所示。將0.05 g、0.10 g、0.15 g、0.20 g納米Si O2加入500 m L水中，然后用高速攪拌機(jī)在1400 r/min攪拌速率下攪拌10 min進(jìn)行分散。將分散好的Si O2溶液倒入含有10.0 g PVA、1.75 g H3BO3、33.55 g KCl的三口燒瓶中。在115℃下攪拌溶解2 h形成均勻的電沉積溶液，隨后冷卻至40℃?zhèn)溆谩Ｒ允糇鳛殛枠O，活性炭電極作為陰極，插入到電沉積液中。在2.75 V的電壓下，進(jìn)行陰極電沉積3 min，直至電極表面形成PVAPB HPE。最后采用同樣的方法制備不含Si O2的PVAPB HPE作為對比樣。1.3 超級(jí)電容器的組裝


本文編號(hào)：2982393