發(fā)布時間：2023-04-11 20:50

　　超級電容器是一種新興的電化學(xué)儲能裝置,相比于傳統(tǒng)的電池,它具有更高的功率密度,更長的循環(huán)使用壽命以及較好的安全性。但是,它的低能量密度和昂貴的價格卻限制了其廣泛應(yīng)用。超級電容器的性能主要是由構(gòu)成器件的電極材料的性質(zhì)所決定的。炭材料具有較大的比表面積,良好的導(dǎo)電性和可調(diào)控的孔道結(jié)構(gòu),是構(gòu)成商用超級電容器電極材料的主要成分。開發(fā)和制備具有性能優(yōu)異且價格低廉的多孔炭材料是制備高性能超級電容器的一個重要途徑。除此之外,通過改性電極材料性質(zhì)來構(gòu)建高性能的混合電化學(xué)儲能器件如鋰離子電容器的方法也可以有效的提高儲能器件的能量密度。本論文圍繞超級電容器電極納米材料的設(shè)計及合成開展了較為系統(tǒng)的研究,主要內(nèi)容和結(jié)果如下:本論文的第二章提出了 一種簡單易行的制備多級孔炭材料的方法一一發(fā)泡法。該方法以KHC03作為活化劑,纖維素作為碳源,將兩者物理混合,高溫煅燒后可制備得到同時含有大孔、介孔和微孔的多級孔炭材料(Ccel-LE)。材料中的大孔來自于KHCo3分解產(chǎn)生的氣體的物理膨脹;而微孔和介孔來源于KHC03分解產(chǎn)物在高溫下對炭材料的刻蝕。進一步地,不同配比的纖維素,半纖維素和木質(zhì)素的混合物被用來作為原始生...

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器簡介
        1.2.1 超級電容器的發(fā)展史
        1.2.2 超級電容器的儲能原理
        1.2.3 超級電容器的構(gòu)造及其分類
    1.3 多孔炭材料在超級電容器中應(yīng)用進展
        1.3.1 多孔炭材料的孔道對電容的影響
        1.3.2 炭材料的孔道分類及其對電容性能的影響
        1.3.3 多級孔炭材料的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用
    1.4 插層電極材料在鋰離子電容器中的應(yīng)用
    1.5 本論文的研究思路和主要研究內(nèi)容
        1.5.1 研究思路
        1.5.2 主要研究內(nèi)容
第二章 基于生物質(zhì)的多級孔炭材料的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗藥品和試劑
        2.2.2 實驗儀器
        2.2.3 多級孔炭材料的制備
        2.2.4 對比樣品
        2.2.5 熱重質(zhì)譜聯(lián)用分析
        2.2.6 電容器三電極測試電極制備過程
        2.2.7 電容器兩電極測試電極制備過程
    2.3 實驗結(jié)果與討論
        2.3.1 “發(fā)泡法”制備得到的炭材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)
        2.3.2 煅燒溫度對炭材料結(jié)構(gòu)的影響
        2.3.3 活化劑與纖維素的比例對炭材料的影響
        2.3.4 活化劑對生物質(zhì)熱解的影響
        2.3.5 前驅(qū)體類型對多孔炭結(jié)構(gòu)的影響
        2.3.6 混合物種不同前驅(qū)體的比例對炭材料形貌的影響
        2.3.7 原始生物質(zhì)作為碳源利用“發(fā)泡法”制備多級孔炭
        2.3.8 多級孔炭材料在超級電容器中的應(yīng)用
    2.4 本章小結(jié)
第三章 改性的商業(yè)碳布負(fù)載炭包五氧化二鈮用于高性能鋰離子電容器
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗藥品和試劑
        3.2.2 實驗儀器
        3.2.3 Nb₂O₅@ACC的制備
        3.2.4 T-Nb₂O₅@ACC的制備
        3.2.5 C/T- Nb₂O₅@ACC的制備
        3.2.6 C-Fe,C-Al和C-Cu的制備
        3.2.7 活化碳布(TCC)的制備
        3.2.8 材料的接觸角測試
        3.2.9 炭包金屬氧化物作為鋰離子電池負(fù)極的性能測試
        3.2.10 對稱電極的阻抗測試
        3.2.11 炭包金屬氧化物和活化碳布組裝成鋰離子電容器及其性能測試
    3.3 實驗結(jié)果與討論
        3.3.1 載體表面性質(zhì)的影響
        3.3.2 C/T-Nb₂O₅@ACC的結(jié)構(gòu)及形貌表征
        3.3.3 C/T-Nb₂O₅@ACC的儲能性能
        3.3.4 包覆炭層的性質(zhì)及對材料性能的影響
        3.3.5 組裝器件的性能
    3.4 本章小節(jié)
第四章 商業(yè)碳布的改性及其在鋰離子電容器中應(yīng)用
    4.1 前言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗藥品和試劑
        4.2.2 實驗儀器
        4.2.3 氯化鐵插層碳布CC_GIC的制備
        4.2.4 活化碳布TCC的制備
        4.2.5 對比樣品PCC的制備
        4.2.6 電極片的性能評估
        4.2.7 對稱電極的阻抗測試和模擬
    4.3 實驗結(jié)果與討論
        4.3.1 材料結(jié)構(gòu)表征
        4.3.2 三維自支撐電極的優(yōu)點
        4.3.3 CC_GIC對稱阻抗分析
        4.3.4 CC_GIC和TCC組裝成鋰離子電容器的性能測試
    4.4 本章小節(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
附錄Ⅰ 電極材料的電容性能評估方法
    粉末電極材料的制備
        粉末材料制備電極材料的過程如下
    電容評價方法
        循環(huán)伏安法(CV)
        恒流充放電法(GCD)
        能量密度Ex和功率密度Px的計算
        交流阻抗測試(EIS)
        穩(wěn)定性測試
附錄Ⅱ 儀器名稱及其型號
參考文獻
作者簡介及在博士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3789727