基于碳材料和二氧化錳的復(fù)合型超級電容器性能研究

4.3復(fù)合電極的阻抗特性

圖5為復(fù)合電極的交流阻抗譜圖。復(fù)合電極的內(nèi)電阻主要是由電極材料與鉭箔集流體之間的接觸電阻、電子電阻及離子電阻等構(gòu)成，在高頻區(qū)的阻抗圓起始點反映了電容器等效串聯(lián)電阻的大小，而阻抗圓的半徑某種程度上又反映了傳遞電阻。由圖5可以看出，D電極表現(xiàn)出了良好的阻抗特性。這是由于活性炭基體為沉積其上的二氧化錳提供了一個導(dǎo)電性良好的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)二氧化錳的含量在30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時，電容的等效串聯(lián)電阻為0.405Ω。同時，對于理想電極而言，阻抗的復(fù)平面應(yīng)該是垂直于實軸的直線，盡管對D電極來說，在低頻區(qū)看到了明顯的電容特性，但仍偏離了理想電容的特性。這是由于活性炭孔徑分布不均勻，2mV的交流信號在同樣頻率下的滲透情況不同，電解液離子較易滲入大孔，而對小孔，微孔則較難滲入，造成了頻率分散，而這也是在低頻范圍內(nèi)電極的阻抗行為偏離理想直線的主要原因。

此外由圖5也可以看出，當(dāng)電極中碳納米管的含量增加時，傳遞電阻呈現(xiàn)遞減的趨勢。這是由于碳納米管在導(dǎo)電性上具有活性炭不可比擬的優(yōu)點：碳納米管可以看成是六邊形的石墨層在空間通過360°卷曲而成，隨著在電極中含量的增加，碳納米管交織纏繞的程度增大，為電解液離子提供了良好的導(dǎo)電通道。因此，隨著含量的增加，阻抗圓的半徑減小，使得復(fù)合電極材料的阻抗特性越好。

5結(jié)論

以碳材料作為基體的超級電容器具有高比容和高功率特性。通過探討電極材料的配比時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)復(fù)合電極由30%的二氧化錳、60%的活性炭粉末和10%的乙炔黑導(dǎo)電劑組成時，若采用6mol/L的KOH溶液作為電解液，電極的比容達到126F/g，內(nèi)阻為0.405Ω，具有良好的循環(huán)伏安特性和充放電特性，滿足了高功率放電的要求。此外，碳納米管的導(dǎo)電性優(yōu)于活性炭粉末，復(fù)合電極中碳納米管含量的增加，較好的改善了電極的阻抗特性，但是同時由于其微孔比例較大，有部分表面積沒有參與雙電層反應(yīng)，是實際意義上的無用表面積，從而降低了電容容量。因此得出結(jié)論，經(jīng)上述優(yōu)化配比構(gòu)成的超級電容器，是一種性能優(yōu)良的新型儲能器件，在脈沖功率電源，電動汽車領(lǐng)域能發(fā)揮較好的電源釋能作用。

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