【摘要】：超級電容器是一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的儲能元件,具有能量密度高、功率密度高、使用壽命長、充電速度快等諸多優(yōu)點。在移動通信、電子設施、電動/混動汽車和國防武器等領域具有重要和廣闊的應用前景,因此得到較高的關注與研究。超級電容器的核心關鍵技術(shù)在于制備電化學性能優(yōu)異且性價比高的電極材料。本文開展了高性能活性炭的制備,同時研究了活性炭與氧化錳復合的制備、表征及其作為超級電容器中電極材料的應用研究。本文的主要研究結(jié)果為:(1)以椰殼為原料,采用KOH作為活化劑進行化學活化法制備活性炭。探討了堿碳比、活化時間和活化溫度對活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)和電容特性的影響,確定了堿碳比為5:1,活化時間為3h,活化溫度為800℃的最佳制備工藝參數(shù)。基于上述工藝條件下制備的椰殼基活性炭的碘吸附值達2857mg/g,比表面積達到2217m~2/g,平均孔徑為2.96nm,中孔含量高�；钚蕴侩姌O在2mV/s的掃描速度下的比電容為343.4F/g,當掃描速度從2mV/s上升到50mV/s,活性炭電極的比電容保持率達到90.6%,具有良好的功率特性。(2)對椰殼進行冷凍處理,采用KOH作為活化劑進行活性炭制備。探討了堿碳比、冷凍次數(shù)對冷凍法活性炭孔隙結(jié)構(gòu)和電容特性的影響。研究得到,未冷凍碳化料碘吸附值為247.5mg/g,冷凍2次碳化料碘吸附值為338.1mg/g,碘吸附值提升了36.6%,說明冷凍處理能夠有效的增大椰殼的初始孔隙。在冷凍1次,堿碳比為3:1的條件下,活性炭的比表面積達到2410 m~2/g,平均孔徑為3.35nm,總孔容達到2.02 cm~3/g,中孔含量高達62%。掃描速度從2 mV/s上升到50mV/s,該活性炭的比電容保持率高達到85.0%,表現(xiàn)出了良好的功率特性。實驗結(jié)果表明冷凍法制備活性炭能夠有效的降低活化劑的使用量,同時具有較高的比電容,良好孔隙結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的功率特性。(3)將冷凍活性炭與氧化錳進行復合制備冷凍活性炭-氧化錳復合材料。實驗結(jié)果表明,氧化錳能復合于在活性炭較大空隙的表面,并提升活性炭的綜合性能,復合材料在掃描速度為2mV/s時,比電容高達413.47F/g,當掃描速度從2mV/s增加到20mV/s時,比電容保持率高達90.94%。相比于純活性炭電極,復合材料電極在2mV/s的掃描速度下比電容提升了20.5%。復合材料同時能夠有效提高氧化錳的比電容,改善其功率特性。相比于純氧化錳材料,復合材料在比電容上提高了120%,比電容的保持率也提升了10%。
【圖文】：

紐扣式超級電容器

卷繞式超級電容器
【學位授予單位】：江西財經(jīng)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM53;TQ424.1

【參考文獻】

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1 高強;劉亞菲;胡中華;鄭祥偉;溫祖標;;氧化錳表面改性活性炭電極材料的電化學特性[J];物理化學學報;2009年02期

2 夏熙;二氧化錳及相關錳氧化物的晶體結(jié)構(gòu)、制備及放電性能(1)[J];電池;2004年06期

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本文編號：2635438