超級電容器作為一種介于傳統(tǒng)電容器和傳統(tǒng)化學電源之間的新型儲能裝置,具有充放電速度快、使用壽命長、功率密度高、可長時間放置、低溫性能優(yōu)越等優(yōu)點,被廣泛應用于智能電網(wǎng)、軍事、電動汽車及其他相關領域。電極材料作為超級電容器一個重要組成部分,是決定超級電容器性能的關鍵,所以,超級電容器的研究主要集中在制備高性能的電極材料上。靜電紡絲／靜電噴霧法制備得到的活性碳納米纖維／活性碳微球,其作為電極材料具有比表面積大、孔隙率高、耐高溫、導電性好等優(yōu)點。碳基電極材料可以通過兩種途徑來提高比電容：(1)增大比表面積和控制孔徑分布；(2)氮摻雜。本文以CA(醋酸纖維素)與PAN(聚丙烯腈)為前驅(qū)體聚合物,采用靜電紡絲／靜電噴霧技術,經(jīng)過預氧化、碳化和活化等步驟得到CA/PAN基活性碳納米纖維／活性碳微球。采用熱重分析、掃描電鏡、X射線衍射儀、Raman光譜、X光電子能譜和N2吸脫附等方法對材料的熱穩(wěn)定性、表面形貌、晶體結構、比表面積和孔結構等進行研究；使用循環(huán)伏安法和恒電流充放電法對纖維的電化學性能進行測試。其主要研究內(nèi)容如下：(1)以CA與PAN為前驅(qū)體聚合物,采用靜電紡絲法制備得到CA/PAN基活性碳納...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
        1.1.0 超級電容器概述
        1.1.1 超級電容器的分類和組成
        1.1.2 超級電容器的工作原理
            1.1.2.1 雙電層電容器
            1.1.2.2 贗電容器
            1.1.2.3 混合電容器
        1.1.3 超級電容器的優(yōu)缺點
        1.1.4 超級電容器的應用
            1.1.4.1 電動和混合動力電動汽車
            1.1.4.2 電力系統(tǒng)
            1.1.4.3 電池
            1.1.4.4 可再生能源
            1.1.4.5 軍事
    1.2 超級電容器電極材料
        1.2.1 碳基電極材料
            1.2.1.1 活性炭
            1.2.1.2 碳納米管
            1.2.1.3 炭氣凝膠
            1.2.1.4 石墨烯
            1.2.1.5 活性碳纖維
            1.2.1.6 碳微納球
    1.3 靜電紡絲
        1.3.1 靜電紡絲的特點
        1.3.2 靜電紡絲裝置與原理
        1.3.3 靜電紡絲的前驅(qū)體
    1.4 靜電噴霧
    1.5 活性碳納米纖維電極材料電化學性能的影響因素
        1.5.1 比表面積與孔徑分布
        1.5.2 表面官能團
        1.5.3 導電性
        1.5.4 異原子摻雜
    1.6 論文選題目的、意義和研究內(nèi)容
        1.6.1 目的和意義
        1.6.2 研究內(nèi)容
    參考文獻
第二章 CA/PAN基碳納米纖維的制備及其電化學性能表征
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑及儀器
        2.2.2 實驗方法
            2.2.2.1 CA/PAN紡絲液前驅(qū)體的配制
            2.2.2.2 CA/PAN納米纖維的制備
            2.2.2.3 CA/PAN活性碳納米纖維的制備
            2.2.2.4 CA/PAN納米纖維的形貌表征(SEM)
            2.2.2.5 CA/PAN納米纖維的熱重表征
            2.2.2.6 CA/PAN活性碳納米纖維的XRD與Raman表征
            2.2.2.7 CA/PAN活性碳納米纖維的BET表征
            2.2.2.8 CA/PAN活性碳納米纖維的X光電子能譜(XPS)表征
            2.2.2.9 電化學表征
    2.3 結果與討論
        2.3.1 CA與PAN不同配比的影響
            2.3.1.1 形貌表征(SEM)
            2.3.1.2 熱重表征
            2.3.1.3 XRD與Raman表征
            2.3.1.4 BET表征
            2.3.1.5 X光電子能譜(XPS)表征
            2.3.1.6 電化學表征
        2.3.2 碳化溫度的影響
            2.3.2.1 XRD與Raman表征
            2.3.2.2 BET表征
            2.3.2.3 電化學表征
        2.3.3 活化浸漬比(KOH：CNF)的影響
            2.3.3.1 XRD與Raman表征
            2.3.3.2 BET表征
            2.3.3.3 電化學表征
        2.3.4 活化時間的影響
            2.3.4.1 XRD與Raman表征
            2.3.4.2 BET表征
            2.3.4.3 電化學表征
    2.4 結論
    參考文獻
第三章 氮摻雜碳納米纖維的制備及其電化學性能表征
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑及儀器
        3.2.2 實驗方法
            3.2.2.1 CA/PAN紡絲液前驅(qū)體的配制
            3.2.2.2 CA/PAN納米纖維的制備
            3.2.2.3 CA/PAN活性碳納米纖維的制備
            3.2.2.4 氮摻雜CA/PAN活性碳納米纖維的制備
            3.2.2.5 氮摻雜CA/PAN活性碳納米纖維的XRD與Raman表征
            3.2.2.6 氮摻雜CA/PAN活性碳納米纖維的X光電子能譜(XPS)表征
            3.2.2.7 電化學表征
    3.3 結果與討論
        3.3.1 XRD與Raman表征
        3.3.2 X光電子能譜(XPS)表征
        3.3.3 電化學表征
            3.3.3.1 循環(huán)伏安測試
            3.3.3.2 恒電流充放電測試
    3.4 結論
    參考文獻
第四章 活性碳微球/氮摻雜活性碳微球的制備及其電化學性能表征
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑及儀器
        4.2.2 實驗方法
            4.2.2.1 CA/PAN紡絲液前驅(qū)體的配制
            4.2.2.2 CA/PAN微球的制備
            4.2.2.3 CA/PAN活性碳微球(ACS)的制備
            4.2.2.4 氮摻雜CA/PAN活性碳微球(N-ACS)的制備
            4.2.2.5 微球的形貌表征(SEM)
            4.2.2.6 氮摻雜活性碳微球的XRD與Raman表征
            4.2.2.7 活性碳微球的BET表征
            4.2.2.8 氮摻雜活性碳微球的X光電子能譜(XPS)表征
            4.2.2.9 電化學表征
    4.3 結果與討論
        4.3.1 SEM與TEM表征
        4.3.2 XRD與Raman表征
        4.3.3 BET表征
        4.3.4 X光電子能譜(XPS)表征
        4.3.5 電化學表征
            4.3.5.1 循環(huán)伏安測試
            4.3.5.2 恒電流充放電測試
    4.4 結論
    參考文獻
第五章 結論
攻讀碩士期間所發(fā)表的論文及專利申請
致謝



本文編號：3973575