超级电容器电化学测试方法

《超级电容器电化学测试方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、超级电容器电化学测试方法武汉科思特仪器有限公司武汉市东湖高新区SBI创业街10栋C座1-1102武汉科思特仪器有限公司超级电容器(Suepercapacitor)是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器用途广泛。用作起重装置的电力平衡电源，可提供超大电流的电力；用作车辆启动电源，启动效率和可靠性都比传统的蓄电池高，可以全部或部分替代传统的蓄电池；用作车辆的牵引能源可以生产电动汽车、替代传统的内燃机、改造现有的无轨电车此外还可用于其他机电设备的储能能源。用于超级电容器电极的材料有各种碳材料，金属氧化

2、物和导电聚合物[1-4]，尤其是导电聚合物，自从1970年导电聚乙炔薄膜被成功合成出来后，科学家对导电聚合物就产生了浓厚的兴趣。超级电容器的主要技术指标有比容量、充放电速率、循环寿命等。而CS350系列电化学工作站专门为超级电容器的性能评价设计了恒电流充放电测试方法，可以非常方便地评估电容器的循环寿命。下面逐一介绍基于CS350工作站的超级电容器性能评价方法。1.循环伏安测试:基于CV曲线的电容器容量计算，可以根据公式（1）计算。C?q?t?i?i/?(?为扫速，单位V/s)（1）?V?V从式（1）来看，对于一个电容器来说，在一定的扫速?下做CV测试。充

3、电状态下，通过电容器的电流i是一个恒定的正值，而放电状态下的电流则为一个恒定的负值。这样，在CV图上就表现为一个理想的矩形。由于界面可能会发生氧化还原反应，实际电容器的CV图总是会略微偏离矩形。因此，CV曲线的形状可以反映所制备材料的电容性能。对双电层电容器，CV曲线越接近矩形，说明电容性能越理想；而对于赝电容型电容器，从循环伏安图中所表现出的氧化还原峰的位置，我们可以判断体系中发生了哪些氧化还原反应。CV测试步骤：从corrtest软件中选择“测试方法”?“循环伏安”?“线性循环伏安”1武汉科思特仪器有限公司武汉市东湖高新区SBI创业街10栋C座1-1

4、1021.1.参数设置：系统默认是从高电位扫向低电位，例如在-0.4V~0.6V的电压范围内，正向扫描：高电位设为0.6V（相对参比电极），低电位设为-0.4V（相对参比电极），反向扫描，高电位设为-0.4V（相对参比电极），低电位设为0.6V（相对参比电极）。扫描速率可以根据需要设置，注意扫描速率和采样频率的设置是对应的，若是扫描速率较高（100mV/s），则采样频率也应较高（100Hz），以保证较小的电位间隔（1mV）。在电容性能测试中，在进行第一圈扫描时，可能电极表面没有达到平衡，因而CV曲线可能不能完全闭合，因此有必要多循环几次以便选取最佳的循环

5、。1.2.仪器参数设置:电流量程选择“自动切换”，电流量程应大于测试体系的最大电流值；无欧姆降补偿；接地模式：实地；滤波器电容值越小滤波效果越差，一搬设置电容值为2.2nF。1.3.电解池参数设置：电极面积也就是所采用的工作电极的面积。对CV图的后期处理可以在电化学工作站自带的Cview软件中进行。可以进行CV的电流对电压的积分，算出材料的比电容。此外，CV也可以做电池的循环寿命测试。设置固定的扫速和循环次数，就可以进行电容器的寿命测试。1.4.测试实例图1为PPy/TSA（聚吡咯）电极在0.5MNa2SO4溶液中的循环伏安测试曲线。在-0.4V~0.6

6、V范围内，CV曲线均呈现出较理想的电容矩形特征[5]，并且曲线关于零电流基线基本对称，说明材料在充放电过程中所发生的氧化还原过程基本可逆。当扫描速度增加到100mV/s的时候，CV曲线仍没有偏离矩形；同时，当扫描电位方向改变时，电流表现出了快速响应特征，说明电极在充放电过程中动力学可逆性良好[6]2武汉科思特仪器有限公司武汉市东湖高新区SBI创业街10栋C座1-1102100mV?s0.04-2Currentdensity/AcmSpecificcapacitance/Fg0.0250mV?s10mV?s-10.00-0.02-0.04-0.06-0.4

7、-0.20.00.20.40.6-1Scanrate/mVsVoltage/Vvs?SCE图1.PPy/TSA电极在不同扫速下的CV曲线图2.PPy/TSA电极的比电容与扫速的关系图1显示，当扫描速度从10mV/s增加到100mV/s，材料的比电容仅减少了6.8%，显示PPy/TSA电极具有良好的高倍率充放电行为。2.交流阻抗测试：交流阻抗可以反映电极材料在电极/溶液界面的电荷传递和物质扩散方面的动力学细节。可以计算出电容器的等效串联电阻、溶液电阻、材料/电解液界面双电层电容和赝电容等。交流阻抗测试施加的交流幅值一般为5mV，测试频率范围为10-2~10

8、5，阻抗测量时“分析器设置”：欧姆补偿：信号去偏√，输出衰减：*0.01。交流阻