超級電容器（SCs）是一種介于電池和電容之間的新型能量儲存器件,具有大功率、高安全、長壽命等特性,已在國防軍工、航空航天、交通運輸和光電儲能上獲得廣泛應(yīng)用。然而,目前SCs用活性炭電極在高壓離子液體中的比容量仍然低于300 F g^-1,這就嚴(yán)重限制了SCs在更高能量密度要求條件下的應(yīng)用。因此,為了提高其能量密度,開展高比容量多孔活性炭電極材料的研究,已經(jīng)成為當(dāng)前超級電容器領(lǐng)域研究的熱點。本文以聚吡咯為前驅(qū)體,采用碳化-活化的工藝,合成聚吡咯基系列多孔活性炭,通過對材料形貌、孔結(jié)構(gòu)及分布、摻雜元素及含量的研究,并借助密度泛函理論（DFT）計算分析,在不同電解液體系下系統(tǒng)討論其電化學(xué)性能及電容儲存機理。獲得以下研究成果:（1）高質(zhì)量和體積比容量的水系超級電容器用3D分級石榴狀多孔活性炭提出一種用于設(shè)計和制備孔結(jié)構(gòu)的新策略,以增強水系SCs的體積、質(zhì)量比容量和倍率性能。制備的高含量N、O共摻雜3D分級石榴狀多孔炭可以有效最大化水性電解質(zhì)中超級電容器的質(zhì)量和體積比容量。DFT理論計算表明,贗電容的貢獻來自有效N、O官能團的增加。同時,高堆積密度的分級多孔結(jié)構(gòu)有利于增加體積... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器概述
        1.2.1 超級電容器的定義及特點
        1.2.2 超級電容器的種類與結(jié)構(gòu)
        1.2.3 超級電容器的發(fā)展及面臨的挑戰(zhàn)
    1.3 超級電容器用分級多孔炭材料的研究進展
        1.3.1 分級多孔炭材料的特征
        1.3.2 分級多孔炭材料的前驅(qū)體
        1.3.3 分級多孔炭材料的制備方法
        1.3.4 分級多孔炭材料電解質(zhì)的選擇
        1.3.5 分級多孔炭材料的電荷儲存行為
    1.4 本文選題的研究意義和主要研究內(nèi)容
第二章 實驗試劑儀器與測試方法
    2.1 實驗主要試劑與儀器
    2.2 材料物理性能的測試
        2.2.1 微觀形貌測試
        2.2.2 X射線衍射測試(XRD)
        2.2.3 拉曼光譜測試(Raman)
        2.2.4 比表面積及孔徑分布測試(BET)
        2.2.5 X射線光電子能譜測試(XPS)
        2.2.6 傅里葉紅外光譜測試(FTIR)
    2.3 材料的電化學(xué)測試
        2.3.1 恒電流充放電測試(GCD)
        2.3.2 循環(huán)伏安測試(CV)
        2.3.3 交流阻抗測試(EIS)
        2.3.4 堆積密度測試
第三章 高負載3D分層石榴狀多孔炭電極的制備及其電化學(xué)性能研究
    3.1 引言
    3.2 實驗內(nèi)容
        3.2.1 材料的制備
        3.2.2 材料的表征
    3.3 結(jié)果分析與討論
        3.3.1 材料的形貌
        3.3.2 材料的比表面積和孔徑分布
        3.3.3 材料的結(jié)構(gòu)
        3.3.4 材料的元素分析
        3.3.5 材料的電化學(xué)性能
        3.3.6 贗電容貢獻理論計算
    3.4 本章小結(jié)
第四章 狹縫孔納米炭球的制備及其電化學(xué)性能研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 材料的制備
        4.2.2 材料的表征
    4.3 結(jié)果分析與討論
        4.3.1 材料的形貌
        4.3.2 材料的比表面積及孔徑分布
        4.3.3 材料的結(jié)構(gòu)
        4.3.4 材料的組成元素
        4.3.5 材料的電化學(xué)性能
        4.3.6 狹縫孔模型中離子堆積的DFT計算模擬分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 分級多孔納米空心炭球的制備及其電化學(xué)性能研究
    5.1 引言
    5.2 實驗內(nèi)容
        5.2.1 材料的制備
        5.2.2 材料的表征
    5.3 結(jié)果分析與討論
        5.3.1 材料的形貌
        5.3.2 材料的比表面積及孔徑分布
        5.3.3 材料的結(jié)構(gòu)
        5.3.4 材料的元素分析
        5.3.5 材料的電化學(xué)性能
    5.4 本章小結(jié)
第六章 鋰離子電容器用納米線多孔炭的制備及其電化學(xué)性能研究
    6.1 引言
    6.2 實驗內(nèi)容
        6.2.1 材料的制備
        6.2.2 材料的表征
    6.3 結(jié)果分析與討論
        6.3.1 材料的形貌
        6.3.2 材料的比表面積和孔徑分布
        6.3.3 材料的結(jié)構(gòu)
        6.3.4 材料的元素分析
        6.3.5 材料的電化學(xué)性能
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)果與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
致謝
碩士期間獲得的學(xué)術(shù)成果



本文編號：3199026