發(fā)布時間：2020-04-27 06:28

【摘要】：超級電容器(SC)是一種新興的儲能元件,(SC)具有比電容大,比功率高,充電速度快,循環(huán)壽命長,低溫性能優(yōu)越,免維護,安全環(huán)保等優(yōu)點。根據(jù)(SC)的儲能機理的差異,可以將其分為雙電層電容器(EDLC)和贗電容器(PC)。(EDLC)大部分使用的是比表面積大的材料,原理是材料與電解液在界面儲存靜電來存儲能量。(PC)使用的是導電高聚物或金屬氧化物作為電極材料,電極中的活性物質發(fā)生可逆的氧化/還原反應而產(chǎn)生相對于(EDLC)更高的比容量。三聚氰胺具有豐富的氮元素含量,與含醛基化合物發(fā)生反應,經(jīng)過縮聚反應后生成了性能優(yōu)異的密胺樹脂基材料。之后經(jīng)過高溫煅燒,形成一種富含氮,氧等雜原子的碳材料。將其應用于超級電容器電極材料中,材料表現(xiàn)出雙電層電容與贗電容共存的形式,具有良好的比電容和倍率性能。本論文研究內容如下:將聚乙烯醇溶解之后,加入適量三聚氰胺與甲醛,在60℃下通過醋酸催化,合成了均勻分散的三聚氰胺甲醛樹脂基微球。聚乙烯醇與甲醛反應進入共聚物主鏈骨架,它不僅用作分散劑,并且參與反應生成密胺樹脂微球。在700℃下碳化后,獲得具有常規(guī)厚度的碳微片,其中氮含量高達12.4 at.%和氧含量為10.5at.%,兩種雜原子都帶來相當大的偽電容。在電化學測試中,電流密度為0.5 Ag~(-1)時,基于碳的電極材料表現(xiàn)出具有270Fg~(-1)的高重量電容,在電流密度為10Ag~(-1)時具有207Fg~(-1)的理想倍率性能。將材料制成儲能器件時,在10Ag~(-1)的電流密度下經(jīng)過10000個循環(huán)之后具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和101%的電容性能保持率。三聚氰胺和硫脲以1:8的摩爾比混合之后,與過量甲醛溶液發(fā)生共縮聚反應,生成具有優(yōu)越性能的共聚樹脂。經(jīng)過750℃高溫下碳化,三種結構單元互為模板,制備得到一種氮硫摻雜的多孔復合碳材料。材料既保留了密胺樹脂豐富的氮含量(達到20.7 at.%),而且還引入了硫脲甲醛樹脂的硫元素。在1Ag~(-1)下比電容為311Fg~(-1),電流密度為10Ag~(-1)時為229Fg~(-1),保留率為73.6%,倍率性能良好。在10Ag~(-1)的電流密度下測試循環(huán)性能,循環(huán)10000圈后比電容增長至最初值的103%,材料表現(xiàn)出良好的電化學性能。三聚氰胺與甲醛在不同分子質量的聚乙二醇(PEG)溶液中進行反應,聚乙二醇參與到密胺樹脂的形成過程,而且聚乙二醇作為制孔劑,改善了密胺樹脂形貌。經(jīng)過高溫碳化后,得到了特殊形貌的密胺樹脂基碳材料。我們使用掃描電子顯微鏡等分析了形貌,X射線衍射儀等分析了化學結構。將得到的碳材料用于超級電容器電極材料之中,對材料進行了進一步的表征。
【學位授予單位】：齊魯工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ323.3;TM53

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本文編號：2641977