【摘要】：超級(jí)電容器是一種非常重要的儲(chǔ)能裝置,與二次電池相比,它具有更高的功率密度和更長(zhǎng)的循環(huán)壽命�；钚蕴坎牧嫌捎诒裙β矢�、循環(huán)穩(wěn)定性好以及成本低廉,使得其成為超級(jí)電容器商業(yè)化電極材料之一。其中,活性炭材料的活化方法對(duì)其制備成本和電化學(xué)性能具有較大影響。本文通過(guò)對(duì)活性炭制備方法進(jìn)行改進(jìn),制備出高性能活性炭材料,并盡可能在制備過(guò)程中降低成本。論文主要內(nèi)容與結(jié)果如下:(1)以商業(yè)化活性炭YP50f為原料,利用高錳酸鉀對(duì)其孔徑進(jìn)行了一定尺度的擴(kuò)大,使得其微孔可有效地容納中性電解質(zhì)離子,介孔可作為離子的快速運(yùn)輸通道。通過(guò)改性制備的活性炭材料(KYP50f)在中性電解液中比電容達(dá)到132 F g~( 1),較YP50f提高了40%。與硝酸鋅對(duì)比,高錳酸鉀在常溫下就可以對(duì)碳材料進(jìn)行活化,可以有效降低活化成本。以KYP50f作為負(fù)極材料組成的非對(duì)稱超級(jí)電容器,在電流密度為0.5 A g~( 1)比電容達(dá)到50 F g~( 1),比能量高達(dá)22.5 Wh kg~( 1)。在比能量為13.05Wh kg~( 1)時(shí)比功率高達(dá)9000 W kg~( 1)。(2)對(duì)活性炭傳統(tǒng)兩步高溫煅燒的制備方法進(jìn)行改進(jìn),以瓊脂為前驅(qū)體,通過(guò)熱堿預(yù)處理,采用一步活化法得到高性能、低成本的活性炭材料。通過(guò)熱堿進(jìn)行處理,瓊脂發(fā)生脫氧反應(yīng),環(huán)狀分子斷裂,KOH得以附著在分子鏈上,在高溫活化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)分子水平的活化。相較于傳統(tǒng)兩步法,一步活化法制得的活性炭材料(AC-1)省去了生物質(zhì)材料高溫碳化過(guò)程,能耗較低。在6 mol L~( 1)KOH三電極體系中,在1 A g~( 1)電流密度下,AC-1的比電容為226 F g~( 1),是兩步法AC-2比電容164 F g~( 1)的1.4倍。在兩電極體系中,電流密度為0.25 A g~( 1)時(shí),兩電極比電容為57 F g~( 1)。經(jīng)20000次循環(huán)后保持率為88.6%,表現(xiàn)出很好的循環(huán)穩(wěn)定性。(3)利用葡萄糖作為前驅(qū)體,對(duì)堿液活化生物質(zhì)前驅(qū)體進(jìn)行探究。當(dāng)有機(jī)分子中含有環(huán)氧基團(tuán)、羥基和醛基等基團(tuán)時(shí),在堿液或熱堿的作用下會(huì)發(fā)生分子鍵斷裂,進(jìn)而生成小分子產(chǎn)物,為生物質(zhì)前驅(qū)體的選取和處理方法提供了理論依據(jù)�；钚蕴緼C-12h具有優(yōu)異的電化學(xué)性能,在6 mol L~( 1)KOH三電極體系中,在1 A g~( 1)電流密度下其比電容達(dá)到268 F g~( 1),電流密度由1A g~( 1)增加到10 A g~( 1)電容保持率為90%。經(jīng)10000次循環(huán)后保持率為91.7%,表現(xiàn)出很好的循環(huán)穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ424.1;TM53

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本文編號(hào)：2667624