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正负极质量非对称设计对超级电容器性能的影响研究

         
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在咪唑型离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMIBF4)混配有机溶剂碳酸丙酸酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)的电解液中,通过调整正负极活性物质的质量比(P/N比),设计制作了一系列活性炭基超级电容器.采用恒流充放电、交流阻抗、循环伏安等测试技术对超级电容器的性能特性进行了评价,系统考察了这种非对称电极设计对超级电容器整体性能的影响.结果表明:较之传统对称型电容器(即P/N=1.0),适当增加正负极质量比有助于抑制电解液的高压氧化分解,提高电容器在3V限压条件下的循环稳定性和小电流工作时的比电容值,但是会引起电容器放电电压降与等效串联内阻的增加.当P/N比为1.4时,电容器经10 mA电流充放电循环5000次后的电容保持率达90.4％,50 mA高倍率放电时比能量与比功率分别为9.95 W·h/kg和4480 W/kg,相比对称型电容器,虽然循环性能得到显著改善,但这是以牺牲功率特性为代价.该研究指出了非对称电极结构所具有的优点,同时也揭示了其存在的不足,因此这种设计方法难以兼顾电容器的整体性能提升.

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