本文采用化學(xué)氣相沉積法合成多壁碳納米管(MWCNTs),采用等離子體法制備氟化多壁碳納米管(CF_X)。以預(yù)嵌鋰炭基材料作為負(fù)極,活性炭(AC)作為正極,組裝成混合型超級(jí)電容器(HSC)并研究其電化學(xué)性能。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)、拉曼光譜儀(Raman)、熱重分析儀(TGA)和比表面及空隙度測(cè)試儀(BET)對(duì)電極材料進(jìn)行詳細(xì)分析,通過(guò)恒流充放電(GCD)和交流阻抗譜(EIS)研究混合型超級(jí)電容器的電化學(xué)性能。主要研究成果如下:1、利用內(nèi)部短路法制備得到預(yù)嵌鋰石墨作電極的極片,以預(yù)嵌鋰石墨作為負(fù)極,活性炭(AC)作為正極,組裝成混合型超級(jí)電容器并研究其電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,對(duì)石墨進(jìn)行預(yù)嵌鋰后,能夠消除石墨電極中的部分不可逆容量,并提高電容器的電化學(xué)性能。在電流密度為0.05~3 A/g范圍內(nèi),預(yù)嵌鋰石墨作電極的電容器最高比電容為40.34 F/g(0.05 A/g),最大能量密度為64.62Wh/kg(0.05 A/g)和最大功率密度為4028.42 W/kg(3 A/g),在經(jīng)過(guò)3000次循環(huán)后仍有73.3%的容量保持率,顯示出較良好的應(yīng)用前景。2、以穩(wěn)定鋰金屬粉末(SLMP)/多壁碳納米管(MWCNTs)作為負(fù)極,活性炭(AC)作為正極,組裝成混合型超級(jí)電容器并研究其電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,嵌入適量SLMP可消除碳納米管固有的大部分不可逆容量,并提高電容器的電化學(xué)性能。在電流密度為0.05 A/g時(shí),預(yù)嵌鋰碳納米管混合型超級(jí)電容器的比電容可達(dá)到85.18 F/g。在電流密度為0.05~4 A/g范圍內(nèi),最大能量密度和最大功率密度分別為140.4 Wh/kg和5.25 KW/kg,且經(jīng)過(guò)3000次循環(huán)后,容量保持率仍在82%左右,展現(xiàn)出高的能量密度和功率密度,并具有良好的循環(huán)性能。3、以穩(wěn)定鋰金屬粉末(SLMP)/氟化多壁碳納米管(CF_X)作為負(fù)極,活性炭(AC)作為正極,組裝成混合型超級(jí)電容器并研究其電化學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明,利用SLMP制備預(yù)嵌鋰氟化多壁碳納米管作電極的極片,其反應(yīng)生成的產(chǎn)物氟化鋰(LiF),可以穩(wěn)定的存在于電極表面,并能有效的阻止有機(jī)電解液對(duì)電極表面的腐蝕作用和防止鋰的枝狀晶體的形成。當(dāng)預(yù)嵌鋰CF_(0.59)作電極時(shí),在電流密度為0.05 A/g下恒流充放電,比電容可達(dá)到135.9 F/g;在電流密度為0.05~4 A/g范圍內(nèi),最大功率密度和最大能量密度分別為6454.8 W/kg和172.2Wh/kg。在經(jīng)過(guò)3000次恒流充放電循環(huán)后,容量保持率仍在92.2%以上,庫(kù)倫效率仍有99.1%。展現(xiàn)出高的能量密度和功率密度,并具有優(yōu)異的循環(huán)性能。
【學(xué)位單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM53
【部分圖文】：

HSC的儲(chǔ)能原理圖(a)和EDLC與HSC在充電期間正負(fù)極的電位分布(b)

圖 1.2 不同種類的 CNTs 結(jié)構(gòu)備碳納米管的方法共有三種，分別為：電弧放電法，催。電弧放電法，是最早的碳納米管制備方法，多用于制備單壁樣品放置真空反應(yīng)爐中并保證內(nèi)部充滿一定壓強(qiáng)的惰性氣

圖 1.3 氟化單壁碳納米管的結(jié)構(gòu)及其破壞示意圖目前制備氟化碳納米管的方法共有兩種分別為：直接氟化法和等離子體法。（1）直接氟化法，是采用氟氣或者其他含有氟元素的氣體作為氟化劑，在一定溫度和壓強(qiáng)下使氟氣或者其他含有氟元素的氣體與碳納米管直接接觸發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)行氟化。
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本文編號(hào)：2852790