本文關鍵詞：RF基炭微球的水熱法制備及儲能性能研究

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【摘要】：儲能器件中,鋰離子電池(LIBs, lithium ion batteries)具有高能量密度、長使用壽命及綠色環(huán)保等特點,超級電容器(supercapacitor)具備高功率密度、充放電迅速、環(huán)境友好等特性。近年來,兩者廣泛應用于電動車電源、電子類電源及電力系統(tǒng)等領域。酚醛樹脂原料易得、價廉,在建筑、化工、軍事等領域被普遍使用。而酚醛樹脂炭作為硬炭材料之一,可用作兩儲能器件的電極材料使用。本論文以間苯二酚(Resorcinol, R)、甲醛(Formaldehyde, F)為原料,氨水為催化劑,十六烷基三甲基溴化銨(Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide, CTAB)為表面活性劑,氯化鈉(NaCl)為添加劑,在乙醇與水按照一定比例形成的混合溶劑中,采用水熱法制備RF微球并炭化得到炭微球。研究了水熱溫度、水熱時間、反應物濃度、催化劑用量、表面活性劑濃度及添加劑用量對微球形貌、粒徑及分布的影響。將微球進行不同溫度下炭化、石墨化處理,研究了炭球的儲能性能；將球形及蠕蟲狀酚醛樹脂在同一溫度下炭化,研究不同形貌酚醛樹脂炭的儲能性能。(運用的測試手段主要涉及SEM、IR、TG、XRD、BET、Raman及電化學工作站。)實驗結果表明,表面活性劑CTAB的加入不僅能有效控制粒徑大小,還能使產物形貌產生“球形-蠕蟲狀-球形”的變化過程;適量中性鹽NaCl的加入能有效抑制微球間的團聚現(xiàn)象,從而得到單分散炭微球；石墨化處理后,樣品仍保持一定球形度,但表面粗糙。當水熱溫度為100℃,水熱時間為24 h,反應物濃度為2%,催化劑用量為0.5%,CTAB與問苯二酚的物質的量之比為1：3,NaCl與間苯二酚的物質的量之比為1：1時,經炭化制備得到單一分散、平均直徑為150 nm的RF炭微球。保持其他條件不變,當CTAB與問苯二酚的物質的量之比為1：10時,制備得到蠕蟲狀酚醛樹脂炭。將RF微球分別在600℃、700℃、1000℃下炭化保溫2 h,在2800℃下石墨化處理,得到RF炭微球。當用作LIBs負極時,炭化條件為700℃時的RF微球,比表面積為503.44 m2 g-1,微孔為主,儲鋰能力較優(yōu),50 mAg-1下循環(huán)50次,容量為333.8 mAh g-1;石墨化條件下,比表面積降至18.79m2 g-1,中孔為主,容量為207.3 mAh g-1,兩種樣品也表現(xiàn)出優(yōu)越的倍率性能。當用作超級電容器電極材料時,兩種炭球在100mA g-1下循環(huán)100次,比容量分別為125.2 Fg-1、45.2Fg-1,在1 A g-1容量保持率分別為90%、83.8%,循環(huán)、倍率性能良好。將球形貌、蠕蟲狀酚醛樹脂分別在700℃下炭化保溫2 h,得到不同形貌炭化產物。當用作LIBs負極時,蠕蟲狀炭的比表面積為417.22 m2 g-1,微孔為主,50 mAg-1下循環(huán)50次,容量為302.1 mAh g-1,球形與蠕蟲狀炭在1 A g-1下,仍分別有115.2 mAh g-1、81.8 mAhg-1;當用作超級電容器電極材料時,蠕蟲狀炭在100mA g-1下,經100次循環(huán),比容量為96.9F g-1。在1 A g-1下,容量保持率為90.5%,循環(huán)、倍率性能優(yōu)良。
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM912;TQ127.11

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1 張士成;陳炳辰;韓躍新;;水熱法制備陶瓷粉[A];第六屆全國粉體工程學術大會暨2000年全國粉體設備-技術-產品交流會會議文集[C];2000年

2 雷霆;羅鳳蘭;薄新維;夏世華;;水熱法制備納米熱敏材料研究[A];四川省電子學會傳感技術第九屆學術年會論文集[C];2005年

3 ;水熱法制備系列納米級鈰鋯基稀土復合氧化物固溶體粉體[A];廣東省材料研究學會部分單位會員成果匯編[C];2005年

4 鄧宏;姜斌;曾娟;李陽;王恩信;;水熱法在陶瓷粉體制備中的應用研究[A];第四屆中國功能材料及其應用學術會議論文集[C];2001年

5 鄭雅杰;符麗純;;添加劑對水熱法制備超細氧化鐵的影響[A];第六屆中國功能材料及其應用學術會議論文集（6）[C];2007年

6 汪海峰;張莉;王志成;;低溫水熱法制備多鐵性材料鐵酸鉍[A];全面建成小康社會與中國航空發(fā)展——2013首屆中國航空科學技術大會論文集[C];2013年

7 趙青;楊陽;孫永欣;王紹鋼;劉力;常愛民;;低溫微波水熱法制備氧化釔穩(wěn)定氧化鋯[A];第十屆全國敏感元件與傳感器學術會議論文集[C];2007年

8 黃敏文;苑星海;李勇;;水熱法鐿、銩共摻納米上轉換材料的制備[A];第11屆全國發(fā)光學學術會議論文摘要集[C];2007年

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本文編號：1205501