超級電容器因為其具有較高的功率密度、快速充電的能力,被廣泛應(yīng)用于大功率供電場合上;基于其高功率密度優(yōu)點,提升超級電容的能量密度是國內(nèi)外研究重點。近十幾年來,超級電容器能量密度的提升研究多數(shù)集中在其質(zhì)量能量密度上,隨著電動汽車的興起和人們對與便攜性供能需求的增加,有限空間高能量密度(即體積能量密度)的實現(xiàn)迫切需求。碳基電極材料是超級電容的重要組成,在維持其質(zhì)量能量密度的同時,孔隙結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和電極密度的提升是實現(xiàn)體積能量密度增強的關(guān)鍵。煤炭是大儲量、含碳量高的天然碳源,由其通過物理或化學(xué)活化制備得到的活性炭材料由于比表面積高、孔隙結(jié)構(gòu)可調(diào),是超級電容電極材料的重要選擇,開發(fā)高能量密度/功率密度的煤基活性炭是協(xié)同提升煤炭資源利用價值、發(fā)展高性能超級電容儲能器件的重要方向。本文以實現(xiàn)煤基活性炭的超級電容體積能量密度為核心關(guān)注,深入探究了典型活化及后處理工藝對煤基活性炭孔結(jié)構(gòu)及電極密度的深度調(diào)控方法,研究了煤基活性炭孔結(jié)構(gòu)配組對超級電容致密儲能特性的影響。本文首先工作以準(zhǔn)東煤為碳前體,通過水蒸氣一步催化活化的方法,通過控制活化溫度、時間、催化劑制備了不同孔隙配組的多孔活性炭,研究了不同孔隙結(jié)構(gòu)活...

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 超級電容器的工作原理及需求
        1.2.1 超級電容的工作原理及特點
        1.2.2 超級電容的機遇與挑戰(zhàn)
    1.3 碳基電容碳材料研究進展
        1.3.1 碳基電極材料的種類及發(fā)展趨勢
        1.3.2 煤基活性炭種類及發(fā)展趨勢
    1.4 碳基電極體積儲能特性研究現(xiàn)狀
        1.4.1 多孔碳孔隙結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        1.4.2 多孔碳表面改性優(yōu)化
        1.4.3 機械化學(xué)誘導(dǎo)多尺度結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    1.5 本文主要研究內(nèi)容
第2章 煤基活性炭的制備及性能表征和測試方法
    2.1 實驗原料及設(shè)備
    2.2 活性炭制備方法
        2.2.1 基于物理活化的煤基活性炭制備方法
        2.2.2 基于化學(xué)活化的煤基活性炭制備方法
        2.2.3 基于機械化學(xué)的活性炭材料處理方法
    2.3 活性炭結(jié)構(gòu)及孔隙測試方法及儲能特性評價
        2.3.1 活性炭結(jié)構(gòu)及孔隙測試方法
        2.3.2 活性炭密度及電極密度測定
        2.3.3 活性炭電極制作及測試
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于催化活化的活性炭孔結(jié)構(gòu)調(diào)控及其體積能量特性
    3.1 引言
    3.2 活性炭碳形貌及孔隙結(jié)構(gòu)分析
    3.3 活性炭的超級電容儲能特性分析
        3.3.1 活性炭電化學(xué)性能分析
        3.3.2 比表面積利用率影響分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 基于機械化學(xué)的活性炭結(jié)構(gòu)優(yōu)化及其體積能量特性
    4.1 引言
    4.2 球磨過程對活性炭的多尺度結(jié)構(gòu)影響規(guī)律
        4.2.1 球磨對活性炭理化結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.2 活性炭超級電容儲能性能分析
    4.3 基于離散元的球磨運動規(guī)律研究
        4.3.1 行星球磨機工作原理
        4.3.2 球磨仿真關(guān)鍵模形及參數(shù)設(shè)置
        4.3.3 球磨運動過程數(shù)學(xué)分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
    未來工作展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝



本文編號：3837112