01縮減講稿超級(jí)電容器電極的制備及性能測試(編輯修改稿)
2025-04-20 03:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 g從式 2來看，對于一個(gè)電容器來說，可在一定的掃速n下做CV測試。充電狀態(tài)下，通過電容器的電流i是一個(gè)恒定的正值，而放電狀態(tài)下的電流則為一個(gè)恒定的負(fù)值。這樣，在CV圖上就表現(xiàn)為一個(gè)理想的矩形?；贑V曲線即可計(jì)算電容器的容量 圖 4 循環(huán)伏安測試的給定信號(hào)圖(a)與響應(yīng)信號(hào)圖(b)實(shí)際上，在電容器兩端加上線性變化的電壓信號(hào)時(shí)，電路中電流不會(huì)像純電容那樣立刻變化到恒定電流i，而須經(jīng)過一定時(shí)間。所以圖中循環(huán)伏安曲線會(huì)出現(xiàn)一段有一定弧度的曲線，電容器的過渡時(shí)間RC較小時(shí),曲線在外給信號(hào)改變后很快就能達(dá)到穩(wěn)定電流i，如圖 5 (b)所示。當(dāng)RC較大時(shí)，曲線在外給信號(hào)改變后需要一定的時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定i，曲線偏離矩形就較大。圖 5 (a)實(shí)際循環(huán)伏安曲線RC較大(b)理想循環(huán)伏安曲線RC較小考慮到過渡時(shí)間RC的電極材料比容量可用 式 4從式 4中可以看出，在電容器電容不變的情況下，電流隨著掃描速度增大而成比例增大，過渡時(shí)間RC卻不能隨掃描速度發(fā)生變化，所以當(dāng)以比容量為縱坐標(biāo)單位時(shí)，掃描速度越快曲線偏離矩形就越遠(yuǎn)。因此可以在比較大的掃描速度下研究電極的電容性能。如果在較大的掃描速度下，曲線仍呈現(xiàn)較好的矩形，說明電極的過渡時(shí)間小，也就是說電極的內(nèi)阻小，比較適合大電流工作，反之，電極不適合大電流工作，這種材料不能作為電化學(xué)電容器的活性材料。對雙電層電容器，CV曲線越接近矩形，說明電容性能越理想；圖 6 活性炭電極不同掃速下的循環(huán)伏安曲線由圖 6可見，活性炭電極在0V~1V 范圍內(nèi)，CV曲線均呈現(xiàn)出較理想的電容矩形特征。曲線關(guān)于零電流基線基本對稱，說明材料在充放電過程中所發(fā)生的氧化還原過程基本可逆。當(dāng)掃描速度增加到80mV/s的時(shí)候，CV曲線仍沒有偏離矩形；同時(shí)，當(dāng)掃描電位方向改變時(shí)，電流表現(xiàn)出了快速響應(yīng)特征，說明電極在充放電過程中動(dòng)力學(xué)可逆性良好。另外，由于界面可能會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實(shí)際電容器的CV圖總是會(huì)略微偏離矩形。因此，CV曲線的形狀可以反映所制備材料的電容性能。對于贗電容型電容器，從循環(huán)伏安圖中所表現(xiàn)出的氧化還原峰的位置，我們可以判斷體系中發(fā)生了哪些氧化還原反應(yīng)。圖 7 Ni(OH)2電極的循環(huán)伏安曲線圖 7是Ni(OH)2電極在不同掃描速度下的伏安特性曲線。從伏安特性曲線可以明顯看出，在電極的工作勢窗內(nèi)，隨著掃描速度成倍地增加，同一電壓下對應(yīng)的電流也成倍增大，說明電極的容
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