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超级电容器电极材料分析

原创
发布时间:2025-09-03 15:28:00
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检测项目

电化学性能检测:

  • 比电容测试:质量比电容(F/g)、体积比电容(F/cm³)(参照IEC62391-1)
  • 循环稳定性:容量保持率(≥95%after10,000cycles)、库仑效率(≥99.5%)
  • 内阻分析:等效串联电阻(ESR≤0.1Ω)、电荷转移电阻(Rct)
物理性能检测:
  • 比表面积分析:BET比表面积(500-2000m²/g)、微孔面积占比(≥70%)
  • 孔径分布测试:平均孔径(2-50nm)、孔体积(0.5-3.0cm³/g)
  • 密度测量:振实密度(0.3-1.0g/cm³)、真密度(1.8-2.2g/cm³)
化学组成检测:
  • 元素分析:碳含量(≥90wt%)、氧含量(≤5wt%)(参照GB/T476-2008)
  • 表面官能团鉴定:羧基、羟基密度(0.5-2.0mmol/g)
  • 杂质检测:金属离子含量(Fe³⁺≤100ppm、Na⁺≤50ppm)
结构特征检测:
  • 晶体结构分析:晶粒尺寸(2-100nm)、晶型(XRD衍射峰半高宽)
  • 微观形貌观察:颗粒粒径分布(D50=5-50μm)、表面粗糙度(Ra≤1μm)
  • 层状结构测试:层间距(0.34-0.85nm)、堆叠层数(1-10layers)
力学性能检测:
  • 粘结强度测试:剥离强度(≥1.0N/cm)、剪切强度(≥2.0MPa)
  • 硬度测量:纳米压痕硬度(0.1-5.0GPa)、弹性模量(5-50GPa)
热性能检测:
  • 热稳定性分析:热分解温度(≥300°C)、失重率(≤5%at200°C)
  • 导热系数测试:面内导热系数(5-100W/m·K)、through-plane导热系数(0.5-5.0W/m·K)
表面性能检测:
  • Zeta电位测量:等电点(pH2-7)、表面电荷密度(-50to+50mV)
  • 接触角测试:水接触角(50-150°)、润湿性测试
电导率检测:
  • 电子电导率:体积电导率(10-1000S/cm)、面电导率(100-10,000S/sq)
  • 离子电导率:电解液中的离子扩散系数(10⁻¹²-10⁻⁹m²/s)
环境适应性检测:
  • 温度循环测试:-40°Cto85°C循环100次容量衰减(≤5%)
  • 湿度耐受性:85%RH环境下168小时性能变化(≤3%)
安全性能检测:
  • 过充测试:电压升至2.5V后的泄漏电流(≤1mA)、温升(≤10°C)
  • 短路测试:短路电流密度(≤100A/cm²)、热失控阈值(≥150°C)

检测范围

1.活性炭材料:包括粉末状和纤维状活性炭,重点检测高比表面积(≥1500m²/g)和微孔主导的孔径分布,以确保高双电层电容和快速离子传输。

2.石墨烯基材料:涵盖还原氧化石墨烯和化学气相沉积石墨烯,侧重层数控制(1-5layers)和电导率(≥500S/cm)测试,用于高导电电极应用。

3.碳纳米管材料:单壁和多壁碳纳米管,检测重点为长径比(100-1000)、分散均匀性和束状结构对电容性能的影响。

4.金属氧化物材料:如二氧化锰和氧化钌,核心检测赝电容行为、氧化还原反应可逆性及循环稳定性(10,000次循环容量保持≥90%)。

5.导电聚合物材料:聚苯胺和聚吡咯等,重点测试掺杂水平、电化学活性位点密度和在水系电解液中的降解速率。

6.复合电极材料:碳/金属氧化物或聚合物/碳复合材料,检测界面结合强度、协同效应和倍率性能(10A/g电流密度下电容保持≥80%)。

7.生物质衍生碳材料:从椰壳或木材衍生的多孔碳,侧重检测天然杂质残留、孔结构可控性和可持续性指标。

8.MXene材料:二维过渡金属碳化物,重点测试表面终止基团类型、层间间距调控和氧化稳定性。

9.过渡金属硫化物:如二硫化钼,检测层状结构完整性、离子嵌入/脱出行为和容量衰减机制。

10.柔性电极材料:包括碳布和聚合物基底电极,核心检测弯曲循环下的机械耐久性(1000次弯曲后电容保持≥95%)和应变耐受性。

检测方法

国际标准:

  • IEC62391-1:2016固定电气装置用双电层电容器的测试方法
  • ASTMD6556-21碳材料比表面积和孔径分布的标准测试方法
  • ISO18507:2017超级电容器用电极材料的电化学性能测试指南
  • ASTME1582-17用循环伏安法测试电极材料的标准实践
  • ISO18757:2003精细陶瓷(高级陶瓷)—粉末比表面积的测定
国家标准:
  • GB/T33818-2017超级电容器用电极材料比电容测试方法
  • GB/T19587-2017气体吸附BET法测定固体材料比表面积
  • GB/T36363-2018锂离子电池电极材料电化学性能测试方法
  • GB/T13221-2004纳米粉末粒度分布的测定X射线小角散射法
  • GB/T4334-2020金属及合金的腐蚀试验方法
国际标准如IEC62391-1侧重于双电层电容器的整体测试,而国家标准GB/T33818-2017更细化电极材料比电容的测量条件;ASTMD6556-21使用氮吸附法,与GB/T19587-2017方法类似但吸附气体和数据处理略有差异;ISO18507:2017涵盖多种电化学技术,而GB/T36363-2018针对锂电但可适配超级电容器材料测试。

检测设备

1.电化学工作站:Bio-LogicVSP-300型(频率范围10μHz-1MHz,电流精度±0.1%)

2.比表面积分析仪:MicromeriticsASAP2460型(孔径范围0.35-500nm,真空度≤10⁻⁸torr)

3.扫描电子显微镜:HitachiSU8200型(分辨率0.8nmat15kV,放大倍数20-800,000x)

4.X射线衍射仪:BrukerD8Advance型(CuKα辐射,角度范围5-90°,步长0.02°)

5.透射电子显微镜:JEOLJEM-2100F型(点分辨率0.19nm,加速电压80-200kV)

6.热重分析仪:TAInstrumentsTGA550型(温度范围室温-1000°C,精度±0.1°C)

7.拉曼光谱仪:RenishawinVia型(激光波长532nm,光谱分辨率1cm⁻¹)

8.粒度分析仪:MalvernMastersizer3000型(测量范围0.01-3500μm,重复性±0.5%)

9.纳米压痕仪:KLAiNano型(载荷范围1nN-10mN,位移分辨率0.0002nm)

10.四探针电导率测试仪:LucasLabsSIG-300型(电阻测量范围0.1μΩ-100MΩ,精度±0.05%)

11.紫外-可见光谱仪:ShimadzuUV-2600型(波长范围190-1400nm,带宽0.1nm)

12.接触角测量仪:DataPhysicsOCA50型(角度测量精度±0.1°,温度控制-10°Cto150°C)

13.循环盐雾试验箱:Q-LabCCT-1100型(温度范围ambientto70°C,湿度范围20-98%RH)

14.高低温试验箱:ESPECPCT-120型(温度范围-70°Cto180°C,变化速率5°C/min)

15.离心机:ThermoScientificSorvallLYNX6000型(最大转速15,000rpm,容量6×1000mL)

北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】

报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期:7~15工作日,可加急。

资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试:支持定制化试验方案。

售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

注意:因业务调整,暂不接受个人委托测试,望谅解(高校、研究所等性质的个人除外).

CMA/CNAS等证书详情,因时间等不可抗拒因素会发生变更,请咨询在线工程师.

合作客户(部分)

1、自创办以来和政、企、军多方多次合作,并获得众多好评;

2、始终以"助力科学进步、推动社会发展"作为研究院纲领;

3、坚持科学发展道路,统筹实验建设与技术人才培养共同发展;

4、学习贯彻人大精神,努力发展自身科技实力。

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