孔結(jié)構(gòu)的調(diào)控是先進(jìn)碳基超級電容器電極材料研究的關(guān)鍵。開發(fā)高體積性能(體積能量密度和體積功率密度)的高密度多孔碳材料是當(dāng)前超級電容器研究領(lǐng)域的前沿課題。本文圍繞碳納米籠孔結(jié)構(gòu)的調(diào)控,構(gòu)建高密度塌陷碳納米籠材料,提高其體積性能;同時(shí),基于孔結(jié)構(gòu)與電容性能構(gòu)效關(guān)系的認(rèn)識,建立微孔、介孔和大孔主導(dǎo)的多孔電極模型,系統(tǒng)研究直流等效串聯(lián)電阻、比電容和倍率性能隨孔尺寸和放電電流密度的演變規(guī)律,結(jié)合受限空間內(nèi)雙電層模型和電解質(zhì)離子的傳輸規(guī)律,揭示大電流放電下多孔碳電極中離子的傳輸機(jī)制,提出大功率放電下介孔和大孔中離子的輸送模型,具體進(jìn)展分別如下:1.減小多余的介孔尺寸空間是進(jìn)一步提高多孔碳材料密度及其體積性能的關(guān)鍵和難點(diǎn)�；谘趸V模板法制備碳納米籠的工藝路線,通過調(diào)控碳前體的進(jìn)樣量,降低碳納米籠的壁厚,調(diào)低籠壁對籠狀結(jié)構(gòu)的支撐力至毛細(xì)作用力的作用范圍,實(shí)現(xiàn)對單個(gè)薄壁碳納米籠籠內(nèi)介孔尺寸空間的可控壓縮調(diào)控,構(gòu)建出薄壁、孔窄且均勻分布的高密度塌陷碳納米籠電極材料(1.32 g/cm3)。較高的化學(xué)純度使其在離子液體EMIMBF4中表現(xiàn)出良好的電化學(xué)穩(wěn)定性,電容器的工作電壓窗口從常見的3.5 V提高到4....

【文章頁數(shù)】：121 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.5超級電容器的性能評價(jià)參數(shù)、測試方法和影響因素4氣

電容；也稱之為電容量，是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。通常，把電??容器的兩極板間的電勢差增加１伏所需的電量，叫做電容器的電容。從物理學(xué)上??講，電容器是一種靜態(tài)電荷存儲裝置，在沒有放電回路和自放電的情況下，被儲??存的電荷可以一直保存。平板電容（Ｃ）的計(jì)算公式為：??Ｃ?＝?....

圖１．６典型ＥＤＬＣ電極的電化學(xué)阻抗譜５４

（５－１０ｍＶ）時(shí)，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個(gè)與擾動信號相同頻率的響應(yīng)信號，通過計(jì)算不??同頻率的響應(yīng)信號與擾動信號之間的比值，就可以獲得不同頻率下阻抗的模值??（Ｚ１或Ｚ＂）和相位角，進(jìn)而獲得阻抗譜的實(shí)部與虛部，其典型的譜圖如圖１．６所示。??通常，是指低頻區(qū)反向延長線與實(shí)軸交點(diǎn)的值，即由....

圖１．７離子直徑與孔尺寸的匹配示意

離子液體中的離子尺寸約為１．０ｎｍ，在電容器中存在離子尺寸和孔尺寸匹配??的問題。Ｓｉｍｏｎ等發(fā)現(xiàn)當(dāng)離子液體的離子尺寸和活性炭的孔尺寸相當(dāng)時(shí)，電容器??的比電容達(dá)到最大（圖１．７?）?６５。低溫會顯著增大離子液體的黏度、降低其電導(dǎo)率，??進(jìn)而降低ＥＤＬＣ的比電容和倍率性能，故提高....

圖１．８雙電層模型

本文編號：3955715