超級電容器用活性炭在不同電解液中的電容行為

李學良，韓昌隆，王維東，孟堯

（合肥工業大學，化工學院，合肥，230009，E-mail：lixueL987@163.corn）

超級電容器是近年來出現的新型功率型電子元器件。它主要依賴靜電荷在電極和電解液界面之問所形成的雙電層中儲存能量，克服了一般電容器比能量低的缺點，同時也克服了電池比功率低，不能大電流放電的缺點，是一種新型的電子元器件。活性炭具有大的比表面積，適于作為超級電容器的電極材料。椰子殼、香蕉纖維、阿月渾子果實、煤等原料已被用于制備超級電容器用活性炭。可再生炭源是一種適宜的制備超級電容器用活性炭的原材料，它在生長過程中形成的特殊的生物組織結構是制備超級電容器用活性炭的緊要前提，是活化劑在生物質II基的炭中形成孔結構的基礎，是形成高比電容的緊要原由。因此，本文選擇生物質Ⅱ為原料制備超級電容器用活性炭，研究了其在不同電解液中的電容行為。

1試驗

以生物質Ⅱ為原料制備超級電容器用活性炭，將其與乙炔黑、PVDF配成電極粉，滴加NMP使成粘稠狀，涂于鈦片上，烘干，作為研究電極，以鉑片為輔助電極，以甘汞電極為參比電極，在電化學工作站CHl660B上，進行循環伏安探測，研究生物質基超級電容器用活性炭在如下電解液中的電容行為：H2SO4、HCl、KCl、NaCl、NH4Cl、Na2SO4、MgSO4、(NH4)2SO4。

2結果與討論

圖1為超級電容器用活性炭在掃描速度為50mV/s時不同電解液中循環伏安圖。從圖中可以看出，活性炭在這八種電解液中都呈現出類矩形，表現出良好的電容行為。以H2SO4和HCl為電解液時的活性炭的循環伏安圖略有小峰，而在中性電解液中呈現出更加規矩的矩形，沒有小峰，這聲明活性炭在酸性電解液中除了雙電層電容外，還有氧化還原贗電容的存在。氧化還原贗電容增加了電極材料的比電容值。

超級電容器用活性炭在不同電解液中不同掃描速度下的比電容值如圖2所示。從圖中可以看出，在酸性電解液中比電容值最大，在中性電解液中比電容小于在酸性電解液中的數值。活性炭在H2SO4電解液中的比電容值與在HCl電解液中的比電容值差別不大，并且在這兩種酸性電解液中比電容值隨著掃描速度的減小有較大的增加。在H2SO4電解液中50mV/s時比電容值為254F/g，5mY/S時比電容值為293F/g。以（NH4）2SO4、NH4Cl、KCl、NaCl、Na2SO4，MgSO4為電解液時，不僅比電容值分明小于以H2SO4和HCl為電解液時的比電容值，而且隨著掃描速度的減小比電容值變化不大。

可以看出，除了活性炭本身的影響外，電解液的電導率與實際離子大小也同時影響電容行為與比電容。H2SO4和HCl的電導率(25℃無限稀釋水溶液中H2SO4和HCl的摩爾電導率分別為859.24×104、426.16×104Sm2mol-1)分明大于另外六種電解液，因此在這兩種電解液中電極材料的比電容分明大于在另外六種電解液電極材料的比電容值。活性炭在（NH4）2SO4和NH4Cl電解液中電容相似，差別不大，在KCl和NaCl電解液中電容值也相似。在MgSO4電解液中，電容值最小，當掃描速度變小時，比電容值提高到與以NaCl為電解液時的比電容。

3結論

以生物質為原料制備的超級電容器用活性炭在不同的電解液中具有不同的電容行為。在強酸性電解液中，電極材料的比電容由雙電層電容與氧化還原贗電容組成，并且其比電容值分明地大于在中性電解液中電極材料的比電容值。

本研究得到安徽省科技攻關2007年度重點課題的資助。

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