高功率儲能技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新可確保我國能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)調(diào)整的順利進(jìn)行;超級電容器工作過程中電解質(zhì)離子在電極表面發(fā)生吸附,相比于電池的體相反應(yīng),能夠大大提升儲電的速率及功率。超級電容碳基電極材料是超級電容的關(guān)鍵組成,其活性與穩(wěn)定性的協(xié)同優(yōu)化是提升超級電容多元性能指標(biāo)（能量密度、功率密度、循環(huán)壽命）的關(guān)鍵。我國煤炭儲量豐富、價(jià)廉易得,微觀上是由芳香結(jié)構(gòu)、脂肪結(jié)構(gòu)橋接組成的復(fù)雜碳基大分子,是理想的碳基前驅(qū)體;為發(fā)展高比表面積,KOH化學(xué)活化是制備多孔碳電極材料目前最主要方法。然而,傳統(tǒng)的KOH化學(xué)活化工藝為確�；罨炜仔Ч�,活化劑KOH用量較大（常常為碳源質(zhì)量的3～4倍）、成本高、易導(dǎo)致環(huán)境污染等問題;此外,在致力于發(fā)展孔隙的同時,多孔碳的微晶結(jié)構(gòu)常常沒有得到關(guān)注。針對上述問題,本文旨在實(shí)現(xiàn)煤基多孔碳孔隙與微晶的結(jié)構(gòu)調(diào)控,針對傳統(tǒng)KOH活化工藝進(jìn)行改進(jìn),提出了低階煤堿氧預(yù)氧化以及鉀/鐵協(xié)同活化的方法,通過與傳統(tǒng)KOH活化工藝進(jìn)行對比,研究了上述方法對低階煤基多孔碳孔隙結(jié)構(gòu)及微晶特征的影響并考察了超級電容特性。本文首先以低階煤寶日席勒褐煤為碳質(zhì)前驅(qū)體,基于堿氧預(yù)氧化工藝制備了多孔碳,并采用N

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電極表面存在離子濃度梯度[8]

芑?恚??涓叨瓤贍嫻姆從Χ?ρ?形?從鐘氳縟萜饜形??相似，因此稱為贗電容。贗電容儲能機(jī)理又可細(xì)分為：（1）欠電位沉積贗電容（UPPSCs），即金屬離子在另一種金屬表面形成吸附單層，主要是由于沉積物種之間的相互影響小于沉積物種與基底的影響力[10]所產(chǎn)生；（2）氧化還原贗電容（RPSCs），離子被吸附到電極材料表面或體相時伴隨有快速可逆的氧化還原反應(yīng)[11]導(dǎo)致，且電極材料的晶型在反應(yīng)前后保持一致；（3）插層贗電容（IPSCs），離子嵌入到材料層間或孔隙中伴隨有法拉第電荷轉(zhuǎn)移，但該過程不涉及材料的相轉(zhuǎn)變。圖1-3電池、雙電層電容、贗電容之間的關(guān)系[12]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-比電容和更穩(wěn)定的循環(huán)性能�？偨Y(jié)來說，影響碳材料作為超級電容電極材料實(shí)際性能的因素可歸為兩個方面：（1）孔隙結(jié)構(gòu)。一方面比表面積大意味著活性吸附面積更多，有利于增大材料比電容，因此需盡量增大微孔所占比例。但同時，介孔結(jié)構(gòu)能提供分子或離子擴(kuò)散的途徑，增強(qiáng)電荷傳輸速度，為達(dá)到最佳儲能性能，孔隙結(jié)構(gòu)應(yīng)合理，在比表面積較大的同時仍具有發(fā)達(dá)的介孔結(jié)構(gòu)提高離子傳輸能力。圖1-4多孔碳作為電極材料對孔隙與微晶結(jié)構(gòu)均有要求（2）微晶結(jié)構(gòu)。發(fā)達(dá)的微晶結(jié)構(gòu)可提高電子在碳材料內(nèi)部的傳輸速率，展現(xiàn)出大可逆比容量和優(yōu)異的循環(huán)性能，同時增強(qiáng)材料電化學(xué)穩(wěn)定性，避免材料結(jié)構(gòu)在長期循環(huán)過程中損壞。因此，如何在造孔的同時使碳結(jié)構(gòu)合理轉(zhuǎn)化是提高碳材料能量密度的關(guān)鍵。1.3煤基電容碳制備技術(shù)研究進(jìn)展1.3.1碳基電極材料研究現(xiàn)狀超級電容可選用作電極材料的碳材料一般有碳納米管、碳纖維、石墨烯、活性炭等，由于制備其他形式微觀結(jié)構(gòu)需對原料進(jìn)行深入調(diào)控，而活性炭具有比表面積高、孔結(jié)構(gòu)可調(diào)、價(jià)格較低等優(yōu)勢，因此實(shí)際使用的碳基超級電容電極材料主要是由各式原料制備出的多孔活性炭，包括：瀝青、石油及其衍生物、高分子原料、堅(jiān)果殼、木業(yè)邊角料等生物質(zhì)等[22]。2003年Guo[23]等人利用谷殼熱處理獲得了生物質(zhì)活性炭，在3molL-1的水

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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