結(jié)構(gòu)調(diào)控與氧化還原型電解液添加劑對(duì)炭基超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、化石能源枯竭和全球氣候變暖使人們對(duì)可再生能源的利用日益重視，大力發(fā)展清潔能源汽車也成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。高效的能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換技術(shù)是可再生能源利用和發(fā)展電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。超級(jí)電容器(supercapacitors)也稱電化學(xué)電容器。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能瞬間大電流快速充放電、安全、無(wú)污染等特點(diǎn)，超級(jí)電容器引起了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，成為當(dāng)前化學(xué)電源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本論文主要利用模板炭化法制備多孔納米炭材料，深入考察了

2、炭化溫度和氫氣的平衡關(guān)系對(duì)炭材料性能的影響。利用多功能模板劑控制合成分級(jí)多孔炭材料，并通過引入一系列不同的氧化還原添加劑進(jìn)一步提高超級(jí)電容器的電化學(xué)性能，對(duì)其機(jī)理進(jìn)行深入研究。具體內(nèi)容如下:
　　1.通過模板炭化法合成氮摻雜片狀炭材料，其中二苯氨基脲和MgCl2·6H2O分別作為碳源和模板。合成出的氮摻雜炭材料是非晶的炭材料，并且炭材料擁有高比表面積和孔容。更重要的是，向1mol L-1H2SO4電解液中加入氧化還原添加劑對(duì)羥基苯

3、甲酸（HBA）、3，4-二羥基苯甲酸（DHBA）、3，4，5-三羥基苯甲酸(THBA)時(shí)，超級(jí)電容器的比電容和能量密度都有很大的提高。和傳統(tǒng)的H2SO4電解液相比，加入HBA后，超級(jí)電容器的比電容提高了1.57倍。另外，和H2SO4電解液相比，加入DHBA后，超級(jí)電容器的比電容提高了3.18倍。這是因?yàn)镠BA和DHBA在電解液中發(fā)生了可逆的氧化還原反應(yīng)，在氧化和還原的過程中分別得失一對(duì)電子質(zhì)子和兩對(duì)電子質(zhì)子。但和HBA以及DHBA相比，

4、THBA的氧化還原反應(yīng)是不可逆的。除此之外，HBA和DHBA的氧化還原過程均屬于擴(kuò)散控制。
　　2.孔隙率和石墨化程度之間的平衡關(guān)系對(duì)電極材料的電容性能方面有著至關(guān)重要的作用。通過調(diào)整炭化溫度和用氫氣處理的方法，這一問題得到了解決。結(jié)果表明，在氫氣的環(huán)境下，炭化溫度為800℃時(shí)是獲得具有較高表面性能和低石墨化程度炭材料的最佳條件。此外，通過分析炭材料的表面性能可以發(fā)現(xiàn)氫氣和高溫的共同作用能夠?qū)е绿坎牧媳砻娴暮豕倌軋F(tuán)明顯下降。但在