超級電容器測試系統(tǒng)

1、超級電容器測試測試所需工具：精度天平（0.01 mg）、超聲波清洗器、烘箱、熱臺、玻璃板、玻璃棒、切片機(jī)（壓片機(jī)）、兩電極模具（三電極測試電解池）、電化學(xué)工作站。超級電容器的結(jié)構(gòu)：超級電容器一般是由電極材料、隔膜和電解液組成。對于電極材料來說，因活性炭、石 墨烯、碳納米管等碳材料具有導(dǎo)電性能好、對電解質(zhì)化學(xué)惰性、比表面積大等優(yōu)點，在電容 器中得到了廣泛的應(yīng)用。電極材料一般又由活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和集流體構(gòu)成。碳材料一般作為活性物質(zhì)， 導(dǎo)電劑對極片的容量有較大影響，這主要是因為導(dǎo)電劑種類和含量影響電極電阻，而內(nèi)阻的 大小又影響充放電過程的進(jìn)行程度，進(jìn)而影響容量。為了增加電極的強(qiáng)度，防止循環(huán)過

2、程中 活性物質(zhì)的脫落、變形，必須在其中加入粘結(jié)劑。集流體主要用于負(fù)載電極活性物質(zhì)，連接 外引出電極的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)部分，完成電子收集功能。常用的電解質(zhì)主要分為液態(tài)電解質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)。液態(tài)電解質(zhì)包括水溶液和非水溶液體 系；固態(tài)電解質(zhì)分為有機(jī)類和無機(jī)類。隔膜的作用是有效隔離超級電容器的兩個電極，避免電極接觸引起的短路。超級電容器性能指標(biāo)：超級電容器的性能指標(biāo)主要有：容量、內(nèi)阻、漏電流、能量功率密度、循環(huán)壽命等。容量：電容器在一定的重量或者體積范圍內(nèi)存儲的容量，單位為F。一般可以通過電壓-電流 感應(yīng)曲線（CV）、恒流充放電等測試計算得出。內(nèi)阻：又稱為等效串聯(lián)電阻，分為直流內(nèi)阻和交流內(nèi)阻，一般會測試超級電容

3、器的阻抗譜（Nyquist plot 或者 Bode plot）。漏電流：在恒定電壓下，一定時間后測得的電流。能量功率密度：通過電壓-電流感應(yīng)曲線（CV）、恒流充放電等測試計算得出。循環(huán)壽命：超級電容器經(jīng)過完整恒流充放電而保持一定性能的次數(shù)。通過數(shù)萬次的恒流充放 電等測試得出?；钚圆牧蠝y試超級電容器性能過程：1.對于制備的粉末電極活性材料在測試時，是按照活性材料、導(dǎo)電碳粉、PTFE粘結(jié)劑的重 量比85:10:5混合，加入5 mL乙醇超聲分散半小時使得材料混合均勻。放入烘箱中45C（溫度可調(diào)）下干燥，然后在50C（溫度可調(diào)）下在玻璃板上用玻璃棒搟電極片。2,電極片搟的很薄后，用切片機(jī)（北京實驗室

4、用的是MTI Corporation的T-06型號，切出 來的片直徑1.1cm）切片，稱量后選取兩個質(zhì)量最為相近的電極片在兩電極測試系統(tǒng)中 測試，如果質(zhì)量相差較大，則將切好的片滴加乙醇后在熱臺上繼續(xù)搟片后再進(jìn)行切片， 直至質(zhì)量基本相近。PS.對于碳材料來說，直徑1.1cm的電極片質(zhì)量大約3mg左右。Ps.另一個做法就是不搟片，而是將混合均勻的活性材料、導(dǎo)電碳粉、PTFE粘結(jié)劑在研缽中 研磨成漿料涂到泡沫鎳上，然后將泡沫鎳和外接導(dǎo)線用紅外壓片機(jī)（這邊用的是上海山 岳科學(xué)儀器有限公司的YP-2壓片機(jī)）壓到一起。3.搟好的電極片需要在烘箱中充分干燥后稱其質(zhì)量，以便計算電容。在兩電極測試系統(tǒng)中， 使用

5、以下模具組裝成電容器進(jìn)行測試。此外還有聚四氟乙烯的模具，當(dāng)用到的電解液為酸時可以用聚四氟乙烯的模具，電容器構(gòu)造為：金片-電極片-隔膜-電極片-金片。對于三電極測試，用到的是電解池，是將電極片-工作電極、金屬鉑片-對電極、甘汞電 極-參比電極在電解液中測試的。金屬伯片作為對電極，其面積應(yīng)比工作電極大，在酸性 水溶液中參比電極一般用飽和甘汞電極或者銀/氯化銀電極，在堿性溶液中一般用汞/氧 化汞電極。4.在測試時，電容器一般可以放到屏蔽箱中，以避免外界環(huán)境的干擾。我們組用到的是Princeton Applied Rearch的VMP3電化學(xué)工作站。藍(lán)電測試系統(tǒng)這邊有 一臺，剛開始買來后沒怎么用，就買了 VMP3，因為它更精確。但是藍(lán)電也能夠滿足實 驗需要