正负极配比对镍铁锰酸钠//活性炭(NFM//AC)钠离子电容器性能的影响

钠离子电容器（SICs）兼具双电层电容器的高功率密度和钠离子电池的高能量密度优势，是当前电化学储能研究热点。本文以镍铁锰酸钠（NFM）为正极、活性炭（AC）为负极，采用NaPF6/乙腈电解液，构建不同正/负极活性物质配比（P/N比）的NFM//AC器件。系统研究其充放电行为、循环伏安、阻抗、倍率、脉冲及循环稳定性。结果表明：P/N比为2.0时器件内阻最小，综合性能最优，0.5～2.3 V电压区间放电比容量达39.35 F·g⁻¹；能量密度在31.61 W·kg⁻¹下为39.45 Wh·kg⁻¹，5466.73 W·kg⁻¹下仍保持19.86 Wh·kg⁻¹；10 ms脉冲测试中最大比功率达34392.45 W·kg⁻¹（基于活性物质）和7933.04 W·kg⁻¹（基于全器件）；在1.0～2.3 V循环34000圈后容量保持率为97.1%，1.0～2.7 V下20389圈后为80.0%。

钠离子电容器(SICs)是近些年来兴起的新型储能器件,相较于双电层电容器(EDLCs)具有更高的能量密度,相较于钠离子电池(SIBs)具有更高的功率密度,同时兼具了成本和长循环寿命优势,虽然国内外研究还处于起步阶段,但已成为电化学储能器件领域的研究热点.本文以镍铁锰酸钠(NFM)为正极,活性炭(AC)为负极,采用六氟磷酸钠(NaPF6)/乙腈(CH3 CN)为电解液,组装了不同正/负极配比(P/N比)的钠离子电容器,研究了其在充放电、循环伏安、电化学阻抗、倍率、脉冲及循环寿命方面的性能.结果表明:NFM//AC钠离子电容器在恒电流充放电过程中表现为良好的电容性行为曲线;P/N比为2.0 的钠离子电容器具有较小的内阻且综合性能最优,在0.5～2.3V的放电比容量为 39.35 F·g-1;在 31.61 W·kg-1功率密度下的能量密度可达 39.45 Wh·kg-1,在5466.73 W·kg-1功率密度下的能量密度仍有 19.86 Wh·kg-1,10 ms脉冲测试中基于正负极活性物质和全器件的最大比功率分别为34392.45 W·kg-1和7933.04 W·kg-1;在1.0～2.3 V电压区间循环34000 圈的容量保持率为97.1%,在1.0～2.7V电压区间循环 20389 圈的容量保持率为 80.0%.