【摘要】：超級電容器作為一種新型電子儲能器件,具有高瞬間功率密度,快速充放電特性和杰出的循環(huán)穩(wěn)定性,近年來受到廣泛的關(guān)注。在超級電容器的組成部分中,電極材料最關(guān)鍵。電極材料的結(jié)構(gòu)直接影響超級電容器的電化學(xué)儲能性能。與其它電極材料相比,多孔炭由于具有較低的成本、較好的導(dǎo)電性、高比表面積和高的化學(xué)穩(wěn)定性而被認(rèn)為是很有前途的。多孔納米炭纖維具有較大的比表面積和孔體積,且炭纖維堆積成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于離子的傳導(dǎo),被認(rèn)為是一種優(yōu)異的超級電容器電極材料。以熱固性酚醛樹脂為炭前驅(qū)體,經(jīng)過靜電紡絲法得到納米纖維氈,對納米纖維氈固化完成后,以KOH為活化劑、熔鹽作為介質(zhì)在高溫下對納米炭纖維造孔。結(jié)果表明,在熔鹽介質(zhì)中加入少量KOH可以使孔體積和比表面積有很大的提高,孔結(jié)構(gòu)得到改善。所有樣品都具有完整的纖維形貌且纖維無序堆積成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。當(dāng)活化溫度為800℃時,樣品比表面積達(dá)到1007m2/g,形成了一定含量的中孔,電化學(xué)性能最高。在6mol/L的KOH溶液中測試,電極材料在0.2A/g的電流密度下比電容達(dá)到288 F/g。電容器的功率密度以及大電流的充放電性能在很大程度上取決于電極材料的電導(dǎo)率。將生物質(zhì)石墨烯作為導(dǎo)電劑加入酚醛樹脂中,混合均勻配成紡絲原液,經(jīng)過靜電紡、固化和炭化。結(jié)果顯示樣品都呈現(xiàn)良好的纖維形貌。添加生物質(zhì)石墨烯之后樣品的比表面積和孔徑分布并沒有明顯改變。在三電極體系下,添加生物質(zhì)石墨烯之后樣品的比電容增大,交流電阻抗測試顯示隨著生物質(zhì)石墨烯含量的增加樣品的內(nèi)阻減小。溶液噴射紡絲法作為一種新型制備微納米纖維的工藝引起研究者們的廣泛關(guān)注。以PAN為炭前驅(qū)體,在紡絲液中加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的ZnCl2,通過溶液噴射裝置進行紡絲得到纖維氈。經(jīng)過預(yù)氧化、炭化和酸洗得到多孔炭纖維。所有樣品均具有完整的纖維形貌且通過溶液噴射制得的纖維比電紡纖維具有更明顯的三維立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。隨著ZnCl2含量的增多樣品的比表面積和孔體積逐漸增大。電化學(xué)測試顯示,當(dāng)ZnCl2含量為15%時樣品的比電容為219.4F/g(0.2A/g)。當(dāng)ZnCl2含量為13%時樣品的電容保持率最大,為70.1%。
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ342.742;TM53

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本文編號：2560608