本文關(guān)鍵詞：電容炭的制備與性能研究

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【摘要】：超級(jí)電容器作為一種性能介于傳統(tǒng)電容器和鋰離子電池之間的新型儲(chǔ)能器件,目前正向著高能量、高功率的方向發(fā)展,電極材料是其核心和關(guān)鍵。在各類電極材料中,炭材料性能優(yōu)越、價(jià)格便宜,最為常用。本論文設(shè)計(jì)制備了三種超級(jí)電容器用新型炭電極材料,研究了制備工藝對(duì)炭材料的結(jié)構(gòu)與電容性能的影響規(guī)律。將含氮有機(jī)酸鹽EDTANa2Ca直接高溫?zé)峤庵苽涞獡诫s介孔炭,探討了裂解溫度對(duì)炭材料的氮含量、多孔結(jié)構(gòu)及其在無機(jī)和有機(jī)電解液體系中的電容性能的影響。結(jié)果表明,隨熱解溫度升高,所制備的炭材料的比表面增加,氮含量減少。750℃裂解溫度下制備的炭材料由于兼有高的比表面(1485m2 g-1)、發(fā)達(dá)的介孔結(jié)構(gòu)和較高的氮元素含量(4.12 at%),在6molL-1KOH水系電解液中具有最佳的電容性能。其在50 mA g-1電流密度下的比電容為236 F g-1,電流密度增大到20 A g-1,比電容還保持有173 g-1,在1A g-1電流密度下10000次循環(huán)后電容保持率為85.93%。在有機(jī)電解液中,沒有觀察到氮摻雜對(duì)提高比電容的明顯作用。采用水熱自組裝法構(gòu)筑出石墨烯包裹活性炭的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),獲得了兼有高比容量和優(yōu)異倍率性能的三維活性炭/石墨烯復(fù)合電極材料,。活性炭高的比表面賦予復(fù)合材料高的質(zhì)量比容量,在6 mol L-1 KOH水系電解液體系中復(fù)合材料在50 mAg-I電流密度下的比電容為294F g-1。同時(shí),石墨烯高的電導(dǎo)率和三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使復(fù)合材料具有優(yōu)異的電子和離子傳導(dǎo)性能,倍率性能優(yōu)異,電流密度增大到20 A g-1,比電容還保持有207 g-1,電容保持率為70.4%。采用檸檬酸鎳熱解簡(jiǎn)便制備出石墨化介孔炭材料。檸檬酸鎳既是碳源,又是介孔模板,還是催石墨化劑。通過控制熱解溫度可以對(duì)介孔炭的比表面積和石墨化程度進(jìn)行調(diào)控。隨熱解溫度升高,炭材料的石墨化程度提高而比表面有所降低。石墨化介孔炭在6 mol L-1 KOH水系電解液體系中具有極其優(yōu)異的的循環(huán)性能,在2 Ag-1電流密度下10000次循環(huán)后電容保持率為99.0%。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TM53

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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本文編號(hào)：1153730