超級(jí)電容器作為一種儲(chǔ)能器件,具有在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行充放電、循環(huán)壽命較長(zhǎng)和比電容值較高等特點(diǎn),在電動(dòng)汽車、電力儲(chǔ)能、家用電器等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用�；钚蕴坎牧暇哂袃�(yōu)良導(dǎo)電性能、較好的耐化學(xué)腐蝕性能、價(jià)格低廉、來源廣泛等優(yōu)點(diǎn),在超級(jí)電容器用碳電極材料中工業(yè)化應(yīng)用較為成功。目前主要是利用生物質(zhì)原料采用先加熱炭化再進(jìn)行化學(xué)活化法或物理活化法制備得到活性炭,該工藝過程持續(xù)時(shí)間久,耗能多,效率低,大大延長(zhǎng)生產(chǎn)周期。本研究以可再生生物質(zhì)資源——酶解木質(zhì)素為原料,采用微波一步法,引入吸波活化劑ZnCl₂制備生物質(zhì)基活性炭,分析活化劑添加量、微波加熱時(shí)間對(duì)活性炭結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響。為進(jìn)一步提高活性炭的性能,使用活化效果更優(yōu)的KOH作為活化劑,但KOH和酶解木質(zhì)素難以吸收微波,通過優(yōu)化反應(yīng)裝置,引入濕化氮?dú)?實(shí)現(xiàn)微波一步法KOH活化制備活性炭,分析了活化劑添加量與微波加熱時(shí)間對(duì)活性炭微觀結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能的影響。為簡(jiǎn)化反應(yīng)裝置,進(jìn)一步研究引入碳基吸波材料輔助微波一步法制備活性炭,確保KOH活化效果并保持制備所得活性炭的性能,分析了碳基吸波材料添加量與微波加熱時(shí)間對(duì)活性炭微觀結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能... 

【文章來源】：南京林業(yè)大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：103 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

各種電能存儲(chǔ)裝置的能量密度和功率密度關(guān)系圖[27]

5圖1-1各種電能存儲(chǔ)裝置的能量密度和功率密度關(guān)系圖[27]Fig.1-1Ragoneplotsforvariousenergystoragedevices.[27]圖1-2超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)示意圖[28]Fig1-2Schematicstructureofthesupercapacitor.[28]1.5.2生物質(zhì)基活性炭的應(yīng)用生物質(zhì)基活性炭具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)、來源廣泛、可再生優(yōu)點(diǎn)及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，這決定了其在電化學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，在生物質(zhì)基活性炭中，其多層級(jí)孔徑分布有助于其作為電極材料的應(yīng)用。其中，豐富的微孔結(jié)構(gòu)可以為電解液中的陰陽(yáng)離子提供足夠的儲(chǔ)存位點(diǎn)，貢獻(xiàn)一定的雙電層電容，但是微孔中尺寸極小的孔徑會(huì)降低電解質(zhì)離子的傳輸效率，從而降低電極材料在大電流密度下的充放電效率，降低比電容值；中孔結(jié)構(gòu)為離子運(yùn)輸提供了低阻力的途徑，但是過多的中孔結(jié)構(gòu)提供的有限比表面積無法提供高的比電容值；大孔結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)儲(chǔ)存池，可以減小電解液離子在活性炭孔隙與電解質(zhì)之間的擴(kuò)散距離，所以，具有合適微孔、中孔及大孔比例的生物質(zhì)基活性炭電極材料可以在超級(jí)電容器中表現(xiàn)更加突出[36-40]。將木質(zhì)素溶解在活化劑KOH中，干燥后在管式爐中制備活性炭，洗滌烘干后，活性

7圖1-3微波一步法快速制備木質(zhì)素基活性炭研究技術(shù)路線Fig.1-3Technicalschemeofthepreparationoflignin-basedactivatedcarbon1.6.2創(chuàng)新點(diǎn)采用微波一步法，替代傳統(tǒng)管式爐法、微波兩步法，將制備時(shí)間從6-10h縮短到8-10min，通過引入不同吸波材料，包括濕化氮?dú)狻⑻蓟ú牧�、能夠吸收微波的活化劑輔助微波一步法，快速制備出具有多尺度孔結(jié)構(gòu)并適用于超級(jí)電容器電極材料的生物質(zhì)基活性炭。


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