基于碳材料和二氧化錳的復合型超級電容器性能研究

4.3復合電極的阻抗特性

圖5為復合電極的交流阻抗譜圖。復合電極的內電阻主要是由電極材料與鉭箔集流體之間的接觸電阻、電子電阻及離子電阻等構成，在高頻區的阻抗圓起始點(diǎn)反映了電容器等效串聯(lián)電阻的大小，而阻抗圓的半徑某種程度上又反映了傳遞電阻。由圖5可以看出，D電極表現出了良好的阻抗特性。這是由于活性炭基體為沉積其上的二氧化錳提供了一個(gè)導電性良好的網(wǎng)絡(luò )，當二氧化錳的含量在30%（質(zhì)量分數）時(shí)，電容的等效串聯(lián)電阻為0.405Ω。同時(shí)，對于理想電極而言，阻抗的復平面應該是垂直于實(shí)軸的直線(xiàn)，盡管對D電極來(lái)說(shuō)，在低頻區看到了明顯的電容特性，但仍偏離了理想電容的特性。這是由于活性炭孔徑分布不均勻，2mV的交流信號在同樣頻率下的滲透情況不同，電解液離子較易滲入大孔，而對小孔，微孔則較難滲入，造成了頻率分散，而這也是在低頻范圍內電極的阻抗行為偏離理想直線(xiàn)的主要原因。

此外由圖5也可以看出，當電極中碳納米管的含量增加時(shí)，傳遞電阻呈現遞減的趨勢。這是由于碳納米管在導電性上具有活性炭不可比擬的優(yōu)點(diǎn)：碳納米管可以看成是六邊形的石墨層在空間通過(guò)360°卷曲而成，隨著(zhù)在電極中含量的增加，碳納米管交織纏繞的程度增大，為電解液離子提供了良好的導電通道。因此，隨著(zhù)含量的增加，阻抗圓的半徑減小，使得復合電極材料的阻抗特性越好。

5結論

以碳材料作為基體的超級電容器具有高比容和高功率特性。通過(guò)探討電極材料的配比時(shí)發(fā)現，當復合電極由30%的二氧化錳、60%的活性炭粉末和10%的乙炔黑導電劑組成時(shí)，若采用6mol/L的KOH溶液作為電解液，電極的比容達到126F/g，內阻為0.405Ω，具有良好的循環(huán)伏安特性和充放電特性，滿(mǎn)足了高功率放電的要求。此外，碳納米管的導電性?xún)?yōu)于活性炭粉末，復合電極中碳納米管含量的增加，較好的改善了電極的阻抗特性，但是同時(shí)由于其微孔比例較大，有部分表面積沒(méi)有參與雙電層反應，是實(shí)際意義上的無(wú)用表面積，從而降低了電容容量。因此得出結論，經(jīng)上述優(yōu)化配比構成的超級電容器，是一種性能優(yōu)良的新型儲能器件，在脈沖功率電源，電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域能發(fā)揮較好的電源釋能作用。

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