电容器的制备

1.1电容器的制备与性能测试1.1.1制备指标选择的壳体内腔尺寸：53×31×110mm，预计制备的电容器电容为1200F，采用串联方式，正极设计电容为2300F，负极设计电容2500F。额定电压1.0V，工作电流3.5A，最大放电电流49A。1.1.2材料选取活性物质为活性炭GH101（180目），电解液为6mol·L-1KOH+5g·L-1Li集流体为发泡镍（厚0.6mm，面密度450g·m-2，PPI=110），镍条（厚0.2mm，宽5mm），隔膜为尼龙（面密度350g·m-2），粘结剂是自制CMC（质量分数为1.86%），PTFE（质量分数为10%）。1.1.3制备方案正极比电容160F·g-1，负极比电容180F·g-1，极板数目正负极各22片极，板尺寸0.9×20×80mm；隔膜数量及包覆方式44片U型包覆，隔膜尺寸31×200×0.17mm；活性物质涂附量正极0.67g/片，负极0.64g/片；电解液注液量：极片装配后，注入壳体的92%左右；装配模式：紧装配。1.2电容器的制作工艺将电极用隔膜U型包覆，采用紧装配装入壳体。分组焊接作为正、负极的单电极，并最终将各分组通过集流体焊在集流排上，根据选用的注液量加入电解质溶液，加盖。采用恒流活化的方法对电容器进行活化处理，电压为1V，活化时间为30分钟。活化完成后，将盖与壳体进行粘结、密封，通过气孔进行抽真空，确保电极表面气泡全部排出，最后进行电化学电容器的全密封。1.3电容器性能测试1.3.1电容器电容的测试我们对按设计制作的电容器进行了恒流充放电测试，测试曲线如图4-8所示：0501001502002503003500.00.10.20.30.40.50.60.70.80.9电电/V电电/s图4-8电容器工作电流（3.5A）下恒流充放电曲线根据恒流充放电测试结果，电容器的实际电容为1351F，略高于额定电容值，达到指标要求。1.3.2电容器内阻的测定碳基电化学电容器的内阻（internalresistance）是影响电容器性能诸多因素中最重要的一个因素，它是影响功率特性最直接的因素之一。在电化学电容器的评估中，一般通过图4-9所示的RLC等效电路来描述内阻，称之为等效串联电阻（EquivalentSeriesResistance,ESR）,ESR可以通过方波电流法、电流间断法和交流阻抗法测定，本试验采用方波电流法进行测试。频率50KHz、波宽10V经测试得到电化学电容器的内阻为0.09Ω。1.3.3电容器自放电行为的研究和漏电流一样，自放电现象也是碳基电化学电容器不可避免的行为。自放电的大小从侧面反应了体系内阻（即ESR）大小。本次实验通过下述步骤研究电容器的自放电行为：将电容器充电至工作电压，然后静止，记录电容器的电压随时间的变化情况，测试结果如表4-1所示：图1-9电容器RLC等效电路表4-1自放电测试时间(h)091130416082电压(V)0.8000.7960.7930.7670.7540.7340.713我们对设计的电容器进行了近90小时的自放电测试，结果表明电容器的自放电极慢，作为短期储能装置，该电容器基本达到使用要求。1.3.4电容器循环寿命的测定本试验采用恒流充放电测试测定电容器的循环寿命，根据文献记载，碳基电化学电容器的循环寿命在一万次以上，需要较长的时间的测试时间，由于实验时间有限，本试验仅作了100次恒流充放电测试，电流为额定电流3.5A，测试中间未发现明显的容量损失。测试图如下：1.4本章小结本章根据第三章所选取的设计参数，进行了电容器的设计，并针对设计的电容器进行了性能测试，测试结果如下：电容器的电容为1351F，内阻为0.09Ω，漏电流为41.1mA，90小时自放电测试电压仅降了0.1V，30次循环未发现容量损失。