鋰離子電容器作為下一代儲能設(shè)備有力的候選者,已經(jīng)成為當前研究的熱點。但是,嵌入式負極的低動力學與電容式正極的快速動力學不匹配問題和化學嵌入/脫出電極的高比容量與物理吸附/脫附型電極的低比容量難以平衡的問題,嚴重的阻礙了鋰離子電容器的發(fā)展。因此,探索合成新型的電極材料,已經(jīng)成為當前急需解決的問題。本文主要圍繞制備高性能的鋰離子電容器,在碳材料的制備,正負極的匹配優(yōu)化等方面開展了一系列的工作,主要內(nèi)容如下:（1）多孔活性炭正極的制備和電化學性能研究。本文使用一步高溫碳化活化法制備了多孔活性炭,通過對氫氧化鉀的加入量和二次煅燒溫度的考察,發(fā)現(xiàn)氫氧化鉀:瀝青粉的質(zhì)量為為5:1,二次煅燒溫度為1000℃時制備出的多孔活性炭具有最優(yōu)的電化學性能。在電壓區(qū)間在1.5-4.5 V,電流密度為0.5 A g^-1時,該多孔活性炭正極表現(xiàn)出較高的比容量(263.8 m A h g^-1)。在電流密度為5 A g^-1時,容量保持率仍然可以達到68.11%,表現(xiàn)出優(yōu)秀倍率性能。（2）摻氮多孔碳負極的制備和電化學性能研究。本文使用一步碳化模板法合成了... 

【文章來源】：中國石油大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)鋰離子電池和(b)超級電容器的儲能機理[6]

中國石油大學（北京）碩士學位論文-5-圖1.2各種電化學儲能設(shè)備的Regone圖[9]Fig.1.2Energydensity-PowerdensityDiagramofEnergyStorageequipmentwithdifferentElectrochemicalmechanism為了利用鋰離子電池和超級電容器各自的優(yōu)點，同時彌補其缺點，近年來，人們將鋰離子電池與電容器結(jié)合，研究探索一種新型的電化學儲能設(shè)備--鋰離子電容器（LIC）。鋰離子電容器由電容型正極材料和嵌入型負極材料組成。高容量的電池型負極保證了具有較高的能量密度，而具有快速的電荷儲存速度的雙電層型正極則保證了高功率密度和長的循環(huán)壽命[10]。此外，有機電解質(zhì)比水系電解質(zhì)具有更寬的工作電壓窗口。綜合以上幾點，鋰離子電容器同時具有高能量密度、高功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性好的特點，是最有前景的下一代儲能設(shè)備，具有廣泛的應用價值。

第1章文獻綜述-6-1.2鋰離子電容器的簡介1.2.1歷史與發(fā)展在1999年，Morimoto[11]等人為了解決雙電層電容器能量密度低，電壓區(qū)間窄和鋰離子電池循環(huán)穩(wěn)定性差的缺陷，提出了一種新型的混合電容器系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用有機電解液，以鋰化后的石墨為負極，活性炭為正極，最高工作電壓可以超過4.0V，能量密度大大超過雙電層電容器。2001年，Amatucci[12]等人首次開發(fā)出正極為活性炭，負極為Li4Ti5O12的非對稱鋰離子電容器（如圖1.3）。該電容器的工作電壓范圍為1.5~3.0V，充放電曲線是一條傾斜的直線，具有典型的電容行為。該系統(tǒng)比能量密度超過20Whkg1，幾乎是傳統(tǒng)雙電層電容器的4-5倍。并且該文還發(fā)現(xiàn)，Ag電極適合作為非水電解液三電極體系中的參比電極。圖1.3鈦酸鋰//活性炭混合超級電容器示意圖[12]Fig.1.3SchematicdiagramofLTO//activatedcarbonhybridsupercapacitor2004年，Pasquier[13]等人為了進一步提高能量密度，提出了一種Li4Ti5O12//（LiCoO2:活性炭）鋰離子混合電容器，工作原理如圖1.4。為了解決活性炭正極容量低的問題，他們將LiCoO2與活性炭以合適的比例混合，利用LiCoO2高容量的特點，提高正極的比容量。從而將鋰離子電容器的能量密度提高到了40Whkg1，與此同時，倍率性能也有提高。


本文編號：3029897