隨著電子工業(yè)的發(fā)展以及電子產(chǎn)品的廣泛使用,市場對高電容性能超級電容器的需求越來越緊迫。炭材料種類豐富、比表面積大、制備簡單、價(jià)格低廉,使其可作為一種優(yōu)質(zhì)的電容材料,在電化學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,但其比容量低會影響到電容器的整體性能。本文分別通過氧化法和水熱法制備了兩種炭球并進(jìn)行化學(xué)活化,確定了最佳的活化炭堿摩爾比,并通過與不同的金屬氧化物復(fù)合的方式來改善炭球的電化學(xué)性能,以此來獲得高性能的炭材料復(fù)合電極材料。通過氧化法控制反應(yīng)時(shí)間為10h成功合成了炭球,并改變反應(yīng)時(shí)間制備了一系列的炭材料（CM）,采用FESEM和電化學(xué)測試研究反應(yīng)時(shí)間對CM的形貌及電容性能的影響。結(jié)果表明,以碳化鈣為碳源制備得到的炭材料,隨著反應(yīng)時(shí)間的縮短其形貌從球形逐漸變?yōu)閴K狀。其中CM₈的電容性能最佳,比電容為32.69F·g^-1,溶液電阻較小為2.3?,其倍率性能在電流密度為2A·g^-1時(shí)（保持率為60%）較CM₄（保持率為68%）稍差。CM經(jīng)KOH活化并改變炭堿摩爾比(R_CM/KOH),得到一系列高比... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

各種常見的電化學(xué)能量存儲設(shè)備的Ragone圖

中北大學(xué)學(xué)位論文12圖2-1炭材料的制備過程Fig.2-1Preparationprocessofcarbonmaterials2.2.3炭材料的活化將CM4與KOH活化劑按不同摩爾比混合置于燒杯中超聲一小時(shí)，室溫下靜置23小時(shí)后，在120℃下烘干。然后在管式爐中以5℃/min的速率升溫至600℃并在該溫度下活化處理1h。冷卻至室溫后，先用稀鹽酸浸泡一定時(shí)間，然后用去離子水反復(fù)洗滌至中性，在80℃下烘干即得產(chǎn)物�；罨蟮奶坎牧细鶕�(jù)炭堿摩爾比(RCM/KOH)0.5:1、1:1、3:1、5:1、10:1分別標(biāo)記為ACM0.5、ACM1、ACM3、ACM5、ACM10。圖2-2炭材料活化過程Fig.2-2Carbonmaterialactivationprocess2.2.4電極材料的制備和扣式超級電容器的組裝(1)電極材料的制備將泡沫鎳裁成直徑約為14mm的圓片，浸泡在乙醇中超聲清洗2h，待真空干燥之后，稱重m1；PTFE隔膜裁成圓片(直徑略大于14mm)。按質(zhì)量比8:1:1稱取炭材料CM，superP，PTFE乳液。將炭材料，super-P置于瑪瑙研缽中研細(xì)混勻(研磨2.5h)，再將稱好的PTFE乳液加到少量無水乙醇中，加入混合樣品，超聲分散3h。用移液槍把分散好

中北大學(xué)學(xué)位論文12圖2-1炭材料的制備過程Fig.2-1Preparationprocessofcarbonmaterials2.2.3炭材料的活化將CM4與KOH活化劑按不同摩爾比混合置于燒杯中超聲一小時(shí)，室溫下靜置23小時(shí)后，在120℃下烘干。然后在管式爐中以5℃/min的速率升溫至600℃并在該溫度下活化處理1h。冷卻至室溫后，先用稀鹽酸浸泡一定時(shí)間，然后用去離子水反復(fù)洗滌至中性，在80℃下烘干即得產(chǎn)物�；罨蟮奶坎牧细鶕�(jù)炭堿摩爾比(RCM/KOH)0.5:1、1:1、3:1、5:1、10:1分別標(biāo)記為ACM0.5、ACM1、ACM3、ACM5、ACM10。圖2-2炭材料活化過程Fig.2-2Carbonmaterialactivationprocess2.2.4電極材料的制備和扣式超級電容器的組裝(1)電極材料的制備將泡沫鎳裁成直徑約為14mm的圓片，浸泡在乙醇中超聲清洗2h，待真空干燥之后，稱重m1；PTFE隔膜裁成圓片(直徑略大于14mm)。按質(zhì)量比8:1:1稱取炭材料CM，superP，PTFE乳液。將炭材料，super-P置于瑪瑙研缽中研細(xì)混勻(研磨2.5h)，再將稱好的PTFE乳液加到少量無水乙醇中，加入混合樣品，超聲分散3h。用移液槍把分散好

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]活性炭孔結(jié)構(gòu)及表面特性對油氣吸附性能的影響[J]. 李士生,劉宇喆,焦婷婷,柴春玲,王同華.  炭素技術(shù). 2019(03)
[2]碳納米纖維/Co3O4復(fù)合電極的制備及電化學(xué)性能研究[J]. 孫嘉憶,王煒,俞丹,巨安奇.  上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(04)
[3]花狀Co3O4納米材料的制備及其電化學(xué)性能[J]. 劉輝,李彤,呂景.  陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(02)
[4]一步法制備Co3O4/石墨烯納米復(fù)合材料的研究[J]. 王永亮,劉立柱,馬榮鑫,徐占春,李鳳會.  陶瓷學(xué)報(bào). 2017(04)
[5]碳化硅衍生碳的制備及其超級電容性能[J]. 于艷艷,關(guān)云鋒,叢野,袁修蘭,李軒科,張江.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[6]Ragone曲線在儲能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 包金英,張章,宋潔,牛萌.  蓄電池. 2012(05)
[7]前驅(qū)體對四氧化三鈷形貌的影響與表征[J]. 楊幼平,張平民,劉人生,黃可龍.  中國有色金屬學(xué)報(bào). 2011(02)
[8]XRD分峰擬合法測定炭材料的石墨化度和結(jié)晶度[J]. 許聚良,鄢文,吳大軍.  武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2009(05)
[9]KOH活化對超級電容器用活性炭的影響[J]. 秦川麗,董楠,譚強(qiáng),尹鴿平,白續(xù)鐸.  黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào). 2009(01)
[10]超級電容器用活性炭的制備與電化學(xué)表征[J]. 李晶,黃可龍,劉業(yè)翔.  材料科學(xué)與工藝. 2009(01)

碩士論文
[1]基于α-MoO3復(fù)合電容材料的制備及性能研究[D]. 牛彥.中北大學(xué) 2019
[2]新型碳?xì)饽z的制備及表征[D]. 劉璇.河北工業(yè)大學(xué) 2014
[3]超級電容器石墨烯/四氧化三鈷電極材料的制備及性能研究[D]. 黃碩.北京化工大學(xué) 2013



本文編號：3016666