本文關鍵詞：氧化還原電解液在活性炭超級電容器中的應用

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【摘要】：因為全球經(jīng)濟的快速發(fā)展,全球人口的增長,相關電子設備市場也在快速發(fā)展,而且混合動力汽車的發(fā)展、全球能量消耗也在以令人擔憂的速度增長。全球能源以現(xiàn)在的速度消耗,不可避免的會在不久的將來枯竭。所以,正在緊急的研究和發(fā)展新的能源和儲能設備,并要求清潔、可再生、可持續(xù)(如太陽能、風能、潮汐),而且需要先進、低成本、環(huán)境友好,以解決現(xiàn)代社會新興生態(tài)問題。超級電容器作為一種新型的電化學儲能裝置近年來備受關注,它具有充放電速度快、循環(huán)壽命長及綠色環(huán)保等優(yōu)點。影響超級電容器性能的因素主要有電極材料和電解液。本研究工作采用水熱法以β-環(huán)糊精為原料制備了水熱焦碳球,研究了反應條件(水熱溫度、時間、填充度、固液比)對水熱焦碳球的形貌和粒徑的影響,并研究了碳化和活化條件(碳化溫度、碳化時間、活化溫度、活化時間)對活性炭材料電化學性能的影響。同時,將CuSO4/FeSO4和KI/I2這些具有氧化還原活性的物質分別溶解在1 moL L-1 H2SO4和2 moL L-1 KCl溶液中,配制出具有高性能的新型電解液并應用于活性炭超級電容器中。本文的研究結果有如下幾點:1.用水熱法制備了球狀的水熱焦碳球,再通過高溫碳化和空氣活化得到了微孔的活性炭材料。在水熱溫度為200℃、反應時間8 h、固液比為1:5、填充度為53%時得到均勻、分散的水熱焦碳球,并在碳化溫度800℃、碳化時間2 h、活化溫度450℃、活化時間1.5 h的條件得到電化學性能最優(yōu)的活性炭材料。在1moL L-1的H2SO4電解液中,活性炭材料的比電容為181 F g-1,比碳化樣(18 F g-1)增大十倍。經(jīng)過1000次循環(huán)后,活性炭材料的容量保留率為80%。2.以Cu2+/Fe2+/H2SO4為電解液,應用在活性炭超級電容器中。實驗證明,超級電容器在Cu2+/Fe2+/H2SO4電解液體系中的比電容達到540 F g-1,比在相同測試條件下的H2SO4電解液(178 F g-1)體系中提高了三倍。經(jīng)過1000次循環(huán)后,Cu2+/Fe2+/H2SO4電解液體系比電容保留率為83.3%�；钚蕴坎牧显贑u2+/Fe2+/H2SO4電解液體系中的等效系列電阻為1.09Ω。3.我們首次研究了KI/I2-KCl氧化還原電解液對活性炭超級電容器的電化學性能的影響。在KI/I2-KCl電解液中,電流密度為0.5 A g-1時,活性炭超級電容器的比電容高達233 F g-1,比在單獨的KCl電解液和硫酸電解液中的比電容提高了20%到30%。1000次充放電循環(huán)后,電容能保持為初始比電容的89.7%。同時在KI/I2-KCl電解液中等效系列電阻為0.95Ω。
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM53

【參考文獻】

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1 王貴欣,瞿美臻,陳利,于作龍;碳納米管用作超級電容器電極材料[J];化學通報;2004年03期

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本文編號：1190604