Trans Tianjin Univ| EDLCs用活性炭电极在规模化制造过程中的结构变化

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文章信息

Bin Yang, Dianbo Ruan, Yang Zhang, Chengyang Wang, Zhijun Qiao. Structural Changes of Activated Carbon Electrodes for EDLCs in the Manufacturing Process. Trans Tianjin Univ, 2020：https://doi.org/10.1007/s12209-020-00268-2

原文链接

https://link.springer.com/article/10.1007/s12209-020-00268-2

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本文亮点

1. 首次从工程化角度，分析了双电层电容器用活性炭在规模化制造过程的孔道结构变化情况； 

2. 首次揭示了双电层电容器在加速寿命测试过程正、负电极孔道结构的衰减差异性，并具体研究了正极电极不同位置的衰减变化情况。

内容简介

本文研究分析了商品化2.7V/9500F双电层电容器在规模化生产过程中活性炭电极的结构变化。试验结果表明：EDLC在规模化生产过程中活性炭的表面形貌及晶型结构基本无变化，但比表面积急剧降低。实际生产过程中，当将活性炭制成活性炭电极后比表面积将下降23%，而经过整套工艺流程后，活性炭仅有40%的比表面积得以保存。

此外，研究发现，经过高温浮充寿命测试后，产品正极电极的比表面积衰减情况远远高于负极电极，且正极电极的边缘部位衰减最为严重，在65 ℃高温浮充寿命测试后其比表面积仅仅能够保持14.3%。

图文导读

图1  2.7V/9500F双电层电容器制造工艺

图2  内外电极示例

表1  2.7V/9500F产品不同阶段的电极厚度

图3  2.7V/9500F双电层电容器高温浮充寿命测试

图4  2.7V/9500F双电层电容器电极的表面形貌：(a) ACE-1, (b) ACE-2, (c) ACE-3, (d) ACE-4

图5  2.7V/9500F双电层电容器用材料和电极的SEM图片：(a) AC, (b) ACE-1, (c) ACE-2, (d) ACE-3, (e) ACE-4-1, (f) ACE-4-2, (g) ACE-4-3, (h) ACE-4-4

图6  2.7V/9500F产品中活性炭及电极的X射线衍射图谱

表2 2.7V/9500F产品中活性炭和电极的XRD参数

// ^ad₀₀₂ is the layer spacing of microcrystal.

//^bL_a is the average size of microcrystal from xy plane.

//^cL_c is the ordered stacking height from z direction.

图7  2.7V/9500F双电层电容器用材料和电极的(a) 吸附/脱附等温线，(b)、(c) 孔径分布，(d)、(e) 比表面积变化，(f) 孔体积变化，(g) 平均孔径变化

图8  EDLC用浆料示意图

杨斌通讯作者
杨斌于2013年获得天津大学化学工艺硕士学位，2017年开始在天津大学攻读博士学位，从事第二代电容器研究。2013年起任宁波中车新能源科技有限公司器件开发室主任。他的研究方向包括先进材料、双电层电容器的新型储能装置、锂离子电容器和大功率电池。

乔志军通讯作者
乔志军，2015年获得天津大学化学工艺博士学位。2015年起任宁波中车新能源科技有限公司超级电容研究所副所长。他的研究方向是高性能双电层电容器、锂离子电池和其他先进储能装置。

Transactions of Tianjin University

天津大学学报（英文版)

主编：巩金龙

副主编：张强/Rafael Luque/张铁锐

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