超級電容器作為一種逐漸走向成熟的新型儲能器件,具有功率密度高,循環(huán)壽命長,環(huán)境友好等特點(diǎn),在新型能源汽車,信息通訊,航空航天等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。電極材料是超級電容器的核心,也是影響其性能的關(guān)鍵因素。石墨烯作為一種新型的碳材料,具有二維平面單原子層結(jié)構(gòu),超高的比表面積（2630 m²/g）顯著的電子傳導(dǎo)性,這些使其成為一種良好的復(fù)合功能材料納米添加劑,在超級電容器領(lǐng)域具有巨大潛力。本文從制備石墨烯原料出發(fā),然后將其與經(jīng)過有效調(diào)控的層次多孔碳材料復(fù)合,制備出的復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)和性能方面的提升,并且在超級電容器中具有更好的電化學(xué)性能。一、以氧化石墨（GO）為前驅(qū)體,通過真空熱還原法制備石墨烯。經(jīng)300℃和900℃兩個溫度處理后,石墨烯微觀結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生太大變化。但是,含氧官量從氧化石墨（GO）的27.81 wt.%分別下降到9.04 wt.%,3.02 wt.%,GO中的不穩(wěn)定基團(tuán)隨著還原溫度的升高逐漸被脫除。G300展現(xiàn)了優(yōu)異的電化學(xué)行為,電流密度1 A/g時的質(zhì)量比電容為149 F/g。但是,在相同測試條件下G900的質(zhì)量比電容僅為43 F/g。低溫下還原的G3... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

超級電容器結(jié)構(gòu)

圖 1.1 超級電容器結(jié)構(gòu)[2]Fig. 1.1 The structure of the supercapacit情形下非對稱超級電容器[5]應(yīng)用場上應(yīng)用最多，性能最穩(wěn)定的電對較好的活性碳材料。雙電層電茲德國科學(xué)家提出的平行板電容電荷發(fā)生快速的吸附和脫附現(xiàn)象層超級電容器涉及電解液中陰陽最快可達(dá)幾秒，比傳統(tǒng)電池充放過程，沒有化學(xué)上的氧化還原反

可達(dá)到 500 m2/g 左右，并且在硫酸水系電解液中，比電容值可達(dá) 113解質(zhì)溶液中電容值可達(dá) 130 F/g[32]。多孔碳（Templated porous carbons）是可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選用合適的模的多孔碳材料。常用的有軟模板（F127，熱解聚合物等），硬模板（納米硅膠，分子篩等）。通過上訴方法制備的碳材料，孔徑均一可控[33]。但是，該法價格昂貴，且除去模板的方法繁瑣，不利于放大生產(chǎn)烯發(fā)現(xiàn)以來，被公認(rèn)為世界上最薄的材料。它只有單層碳原子層的厚超高比表面積，由此計算得到的理論比電容高達(dá) 560 F/g，被認(rèn)為是首選材料[34]。從 2004 年諾貝爾獲獎?wù)叩谝淮�，�?shí)驗(yàn)證明單原子厚度，到現(xiàn)在已有十多年的時間。石墨烯從其制備方法到實(shí)際應(yīng)用也已經(jīng)35]。經(jīng)過多年探索，化學(xué)制備法可以實(shí)現(xiàn)石墨烯大規(guī)模制備，及通過強(qiáng)超聲剝離。強(qiáng)氧化作用破壞了石墨片層原來的離域大π鍵結(jié)構(gòu)，同時絕緣的氧化石墨（GO），再經(jīng)過還原恢復(fù)其導(dǎo)電性。


本文編號：3223431