论文部分内容阅读
超级电容器是一种介于传统静电电容器和电池之间的新型储能元件，与传统的静电电容器相比，超级电容器有高的能量密度、较长的循环寿命、更大的比电容，基于这些优点，它可以被用做电子元件、小的器械和直流电流转换器来储存能量。近年来，由于超级电容器有很广泛的潜在的应用已经成为研究的热点。按照能量存储的不同，主要分为两种类型：电化学双层电容器和法拉第赝电容，前者主要是碳材料，后者是金属氧化物、导电高分子和金属化合物。而对超级电容器的研究主要是针对它的电极材料以及电极的制作。本论文针对氧化铁作为超级电容器的电极材料展开工作，主要包括氧化铁的制备和性能的测试、以氧化铁和活性炭为电极材料的电极的制作、柔性全固态超级电容器的制作。1、以FeCl3、乙二醇、NaOH为原料采用水热法制备了球形、多边形和枣核形三种形状的α-Fe2O3，研究表明FeCl3的浓度对α-Fe2O3形貌有很大影响。以FeCl2、FeCl3和NaOH为原料，以十六烷基三甲基溴化氨（CTAB）为表面活性剂，采用共沉淀法制备纳米Fe3O4，制备工艺简单，制备的Fe3O4平均粒径为13.6nm，分散性良好。并采用三电极法测试Fe3O4和α-Fe2O3的电化学性能2、印制超级电容器电极墨的配制，采用氧化铁（市场购置和自制3种）、二氧化锰（市场购置和自制2种）和活性炭（市场购置1种）分别为电极活性材料,以乙炔黑为导电剂，以聚偏二氟乙烯（PVDF）为粘结剂，三者比例为8:1:1，然后加入一定量的氮甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂，配制超级电容器电极用油墨，将其涂在1*1cm2石墨纸的基底上，120℃干燥5h，作为工作电极，以铂片电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，以1M的Na2SO4为电解液采用三电极方式测试其电化学性能。实验结果表明二氧化锰的比电容最高，活性炭其次，氧化铁最小。3、柔性超级电容器电极制作及其电化学性能测试:以活性炭为电极活性材料,银为集电极,以聚乙烯醇（PVA）和H2SO4凝胶为固态电解质制作超级电容器,采用两电极方法测试电化学性能，通过测试不同电极材料厚度和不同的电极材料的面积。结果表明在扫描速率为5mV/s时，厚度为15μm时的比电容为为0.34F/cm2，面积为6.25cm2时的比电容为0.36F/cm2。对面积为6.25cm2的超级电容器在电流为5mA时进行1000次循环稳定性的测试，比电容的保留值为58%。