超级电容器测试系统

超级电容器测试

测试所需工具：

精度天平（0.01 mg）、超声波清洗器、烘箱、热台、玻璃板、玻璃棒、切片机（压片机）、两电极模具（三电极测试电解池）、电化学工作站。超级电容器的结构:

超级电容器一般是由电极材料、隔膜和电解液组成。对于电极材料来说，因活性炭、石墨烯、碳纳米管等碳材料具有导电性能好、对电解质化学惰性、比表面积大等优点，在电容器中得到了广泛的应用。

电极材料一般又由活性材料、导电剂、粘结剂和集流体构成。碳材料一般作为活性物质，导电剂对极片的容量有较大影响，这主要是因为导电剂种类和含量影响电极电阻，而内阻的大小又影响充放电过程的进行程度，进而影响容量。为了增加电极的强度，防止循环过程中活性物质的脱落、变形，必须在其中加入粘结剂。集流体主要用于负载电极活性物质，连接外引出电极的导电结构部分，完成电子收集功能。

常用的电解质主要分为液态电解质和固态电解质。液态电解质包括水溶液和非水溶液体系；固态电解质分为有机类和无机类。

隔膜的作用是有效隔离超级电容器的两个电极，避免电极接触引起的短路。

超级电容器性能指标：

超级电容器的性能指标主要有：容量、内阻、漏电流、能量功率密度、循环寿命等。

容量：电容器在一定的重量或者体积范围内存储的容量，单位为F。一般可以通过电压-电流感应曲线（CV）、恒流充放电等测试计算得出。

内阻：又称为等效串联电阻，分为直流内阻和交流内阻，一般会测试超级电容器的阻抗谱（Nyquist plot 或者Bode plot）。

漏电流：在恒定电压下，一定时间后测得的电流。

能量功率密度：通过电压-电流感应曲线（CV）、恒流充放电等测试计算得出。

循环寿命：超级电容器经过完整恒流充放电而保持一定性能的次数。通过数万次的恒流充放电等测试得出。

活性材料测试超级电容器性能过程：

1.对于制备的粉末电极活性材料在测试时，是按照活性材料、导电碳粉、PTFE粘结剂的重

量比85:10:5混合，加入5 mL乙醇超声分散半小时使得材料混合均匀。放入烘箱中45℃（温度可调）下干燥，然后在50℃（温度可调）下在玻璃板上用玻璃棒擀电极片。

2.电极片擀的很薄后，用切片机（北京实验室用的是MTI Corporation 的T-06型号，切出

来的片直径1.1cm）切片，称量后选取两个质量最为相近的电极片在两电极测试系统中测试，如果质量相差较大，则将切好的片滴加乙醇后在热台上继续擀片后再进行切片，直至质量基本相近。PS. 对于碳材料来说，直径1.1cm的电极片质量大约3mg左右。Ps.

另一个做法就是不擀片，而是将混合均匀的活性材料、导电碳粉、PTFE粘结剂在研钵中研磨成浆料涂到泡沫镍上，然后将泡沫镍和外接导线用红外压片机（这边用的是上海山岳科学仪器有限公司的YP-2压片机）压到一起。

3.擀好的电极片需要在烘箱中充分干燥后称其质量，以便计算电容。在两电极测试系统中，

使用以下模具组装成电容器进行测试。此外还有聚四氟乙烯的模具，当用到的电解液为

擀片时可以用左图可供

加热的磁力搅拌器，

下图中的热台。

酸时可以用聚四氟乙烯的模具，电容器构造为：金片-电极片-隔膜-电极片-金片。

对于三电极测试，用到的是电解池，是将电极片-工作电极、金属铂片-对电极、甘汞电极-参比电极在电解液中测试的。金属铂片作为对电极，其面积应比工作电极大，在酸性水溶液中参比电极一般用饱和甘汞电极或者银/氯化银电极，在碱性溶液中一般用汞/氧化汞电极。

4.在测试时，电容器一般可以放到屏蔽箱中，以避免外界环境的干扰。

我们组用到的是Princeton Applied Rearch的VMP3电化学工作站。蓝电测试系统这边有一台，刚开始买来后没怎么用，就买了VMP3，因为它更精确。但是蓝电也能够满足实验需要，蓝电可以测试恒流充放电及循环测试，阻抗，CV则需要用电化学工作站测试。

这边蓝电的型号是CT2001A, 5V，然后有5mA/10mA/50mA/1000mA.