超级电容器实验室测试工艺.docx

超级电容器实验室测试工艺工作电极的制作 （合肥工业大学李学良老师）电化学超级电容器（Electrochemical Supercapacitors,缩写为ES），也叫电 化学电容器（Electrochemical Capacitors），或简称为超级电容器（Supercapacitors or Ultracapacitors），是上世纪60、70年代率先在美国出现，并于80年代随着电 动车行业的发展而迅速发展起来的一类新兴的储能器件［1］.超级电容器的能量密 度是传统电容器的几百倍，功率密度高出电池两个数量级，很好地弥补了电池功 率低、大电流充放电性能差和传统电容器能量密度小的缺点此外，超级电容器 具有温度适应范围宽、循环寿命长（大于 100000 次）、充放电速度快（几毫秒）、 循环效率高（大于 99 %）、无污染等优良特性,因此，超级电容器有望成为本世纪 新型的绿色能源［2］一、实验步骤1）极片制备称取活性碳粉末，与乙炔黑、PTFE按质量比80： 10： 10混合均匀，加入一定 量无水乙醇，搅拌至膏状浆料，于90 °C下干燥至半干状态采用辊压法，以不锈钢 网作为集流体，将其压成10 mmxl0 mm的电极片，于120 C下干燥至恒重，即制 得本研究所需的电极极片.未压片之前在电子天平上称出镍网集流体的质量，压片 并干燥后再次称量，从而算得单电极活性物质质量。

图 1 电容器电极的制备工艺2）电化学性能检测三电极体系测试要求：（备注：要求测试体系稳定，故借助参比电极）以自制的碳电极为研究电极，氧化汞电极（Hg/HgO ）为参比电极,2 cmx2 cm铂片为辅助电极,组装成三电极体系在-0.6〜0.15 V （vs. Hg/HgO）电位范围内对 体系进行循环伏安测试，测试循环伏安特性；在0.001〜100000 Hz频率范围进 行交流阻抗测试，交流信号振幅为5 mV图2电化学电容器测试装置充放电性能一般采用两电极体系,测试仪可以是电化学工作站（若要求测试精 度很高，获得精确的电化学动力学参数，强烈建议采用电化学工作站测试），对 自制电极进行恒流充放电测试，考查其放电比容量、循环寿命等性能图3为采用三电极体系，使用RST5200电化学工作站测试的充放电曲线：图3 充放电曲线图4是两电极体系测试的充放电曲线（RST5200工作站）:{压电图 4 充放电曲线由充放电曲线可估计超级电容器的比电容，使用的公式:c dQ dQ dt 込tC^ —-mdV mdt dV mAV式中，C—电容器的比电容,F/g;m—正负极质量总和，mg；Q一电荷量，C;△V—放电电压范围,v；I—放电电流,mA；△t—放电时间，S.本文实验数据处理和采集由计算机完成，软件采用Land 4。

2版电池测试仪累计积分计算电容器通过外电路的电量（mAh），记录电容器性能指标为电容（ mAh），因此需要将其转换计算：Q = 3.6Q V — V '其中，C2E为电容器的电容，F；Q为电容器在充放电过程中储存或释放的电量，C；Qi为电池测试仪记录的电容器电容,mAh；V 为电容器的工作电压， V.如果正极负极质量相等则单电极比电容：CE=4C2E式中，CE为单电极的比电容,F/g; C2E为电容器的电容,F/g.实际功率密度：P _（E + E 冷1P — max mtn real 2m（2-4）式中，片询为电容器的实际功率密度，W/kg；Emax为充电终止电压，V；maxEmin为放电终止电压，V；I为放电电流,A;m为电容器正负极质量和，kg.实际能量密度:Ereal=Preal式中，Ereal为电容器实际能量密度,Wh/kg;t为放电时间，ho图5为采用三电极体系，使用RST5200电化学工作站测试的阻抗:1・20・90.3未循环 100次循环0.0I I I I I0・0 0・2 0・4 0・6 0.8 1.0 1・2 1・4Z7 Q图5 电化学阻抗图6为采用三电极体系，使用RST5200电化学工作站测试的阻抗:电压（V）图6循环伏安。