活性炭基Li2SO4水系电解液超级电容器

孙现众 张 熊 张大成 马衍伟

(中国科学院电工研究所,北京100190)

活性炭基Li2SO4水系电解液超级电容器

孙现众 张 熊 张大成 马衍伟*

(中国科学院电工研究所,北京100190)

采用中性Li2SO4水溶液代替H2SO4和KOH作为电解液制备了活性炭(AC)基对称型超级电容器,使水系超级电容器的工作电压由1.0 V提高到了1.6 V.采用循环伏安和充放电测试研究了电容器的稳定电化学窗口.电化学充放电测试表明电容器在0.25 A·g-1电流密度下单电极比容量可达129 F·g-1,在功率密度为160 W· kg-1时能量密度达到10 Wh·kg-1(以正负极活性物质的总质量计).1.6 V恒压充电1 h后电容器漏电流为0.22 mA.超级电容器的库仑效率接近100%,充放电循环5000次后容量仍可保持在92%以上.研究了电解液的浓度对电容器电化学性能的影响,发现随着Li2SO4浓度的增大电容器的电荷转移电阻显著减小,大电流充放电性能提高.活性炭基Li2SO4水系电解液超级电容器具有工作电压高、能量密度高和对环境友好等优点,因此有很好的产业化前景.

超级电容器;活性炭;中性水系电解液;Li2SO4

1 引言

超级电容器也称电化学电容器,是一种新型的储能元件,兼有常规电容器的功率密度大和化学电源能量密度高的优点,可快速充放电,使用寿命长,既可以单独使用作为主要的储能器件,也可以与充电电池组成复合电源系统,在新能源发电、电动汽车、信息技术、航空航天和国防等领域都有广阔的应用前景.1-4

超级电容器根据电解液的不同可分为有机体系和水溶液体系超级电容器……