碳基电化学双层电容器 复合电源系统研制

　　3.3双电层电容器交流阻抗曲线的测试双电层电容器的交流阻抗谱5从中可以看出，双电层电化学电容器的交流阻抗谱为条线形关系良好的直线，结合上文对电容器充放电特性的讨论，说明电化学电容器确实现了大容量电容的特性双电层电容器交流阻抗谱呈现条具有定斜率而非条完全垂直的直线，说明双电层电容器的等效模拟电路不是象普通电容器那样是由简单的电阻和电容串联组成的。6的1800如60，6161等效电路型可以合理的解释双电层电容器的交流阻抗谱。具体的说，任何个孔都是无数个孔逐级嵌套组合而成，每个孔都有其自己的电容和阻抗行为，而每个孔的电化学行为都与孔径孔容及孔型等密切相关，同时每个孔的电容和电阻都随着电位角频率等外部因素的变化而变化。因此电化学电容器活性炭电极的等效模拟电路是不可能用有限的几个电容和电阻就能组合绘制完成的。加1他3016如1模型认为活性炭电极的等效模拟电路应该是由无数个子电路经过串并联嵌套而成的，其组合方法遵循7的分形原理。根据13！1爪，制模型推算的活性炭电极的交流阻抗曲线与5中实际测定的活3.4活性炭电极材料的结构征以及孔径分布测试根据对材料进行粉末，射线衍射研究，我们认为，活性炭是由大量无序的石墨微晶组成的。活性炭材料的，射线衍射谱存在比较明显的，20006峰8，说明活性炭材料具有与石墨类似的维层状结构。但峰的强度较低，峰形较宽，而这种结构与石墨有所不同，层面间相对位置被无秩序的移动了，各平行平面不是完全按共同的垂直轴排列，个层面对个层面的角位移是杂乱的，各个层面是不规则的重叠。石墨层间结构在活化处理后发生了诸如剥离侵蚀和错位等变化。微晶与微晶颗粒之间的微观结构通常由扭曲序部分以及这些微晶区之间的缝隙中低密度的高含碳量基团无序部分组成。在活化过程中，活化剂在高温下扩散到炭的初级孔隙内部，并发生化学反应，首先烧失掉疏松的无性炭电极的交流阻抗谱十分吻合叭定型碳，继续活化时则发生微晶内碳分子层部分被烧失过程，形成形状比较规则的狭缝型微孔。9为次活化方法制备的活性炭材料的孔径孔容分布曲线。从中可以看出，只有微孔和中孔都很发达的活性炭材料才能提供更高的电化学双电层电容。而对于尺0电解液来说水化K+离子直径为0.65nm，水分子直径为0.286nm，活性炭在2，5nm孔径范围之间具有较高的孔容积是决定材料具有良好电化学容量特性的关键因素。

　　4碳基超电容镍氢电池复合电源系统的研制超电容最大的应用前景就是和蓄电池组成复合电源作为通讯系统或电动汽车的辅助电源以改善电源的高频脉冲充放电性能以及高功率放电性能。本次实验通过碳基超电容和镍氢电池的复合实验来评估超电容作为移动通讯工具以及未来复合电动车HEV的辅助电源的可能性。采用高频脉冲实验手段对并联的电池和电容器组成的复合电源系统的各项特性进行测试以模拟其在移动通讯系统GSM或电动车复合电源中的工作性能将容量为1500mAh的中科院上海冶金所生产的高性能镍氢电池和特定容量的碳基超电容器以并联方式组成复合体系，先对蓄电池进行充电，然后放电至1.23，随后将超电容接入并联支路进行脉冲放电，1是不同脉冲种类时体系的脉冲性能对比，10为镍氢电池以及复合电源系统的，0肘2脉冲充放电的曲线对比。

　　放电曲线从1可以明显看出，复合后的体系在脉冲电流条件下电压变化明显降低，脉冲放电时间提高。随着脉冲宽度的增大，放电时间相应增大，从可以看出，在，012型脉冲放电时，脉冲条件下的平均电位变化么7从0.17下降到0.06，电源复合系统在同等条件下放电时间延长了4033，脉冲性能提高了22.1.

　　5结论特性。本文组装的双电层电化学电容器具有能量密度高功率密度以及低阻抗等诸多优点，可以有效地改善镍氢电池的脉冲充放电性能，由双电层电化学电容与蓄电池组成的复合电源系统在移动通讯工具以及电动车动力电源等领域具有广泛的应用前景。

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