基于表面功能化碳微球與氧化還原電解液的無粘結(jié)劑超級電容器及其協(xié)同效應(yīng)研究.pdf

1、設(shè)計制備能同時實現(xiàn)高功率密度、高能量密度的超級電容器是新能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向和研究熱點?；陔p電層儲能的多孔碳材料，由于其表面積高，導電性好，因而被廣泛應(yīng)用于超級電容器中。研究表明，除了雙電層儲能，碳材料表面的活性官能團可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)而提供額外的容量；然而，碳材料表面活性官能團與電解液離子之間的反應(yīng)通常不夠穩(wěn)定，導致其循環(huán)性能差，電荷存儲受限。另一種增加碳材料氧化還原活性的方法是使用具有氧化還原活性的電解液，此類電解液在電池中發(fā)

2、生額外的氧化還原反應(yīng)因而可以存儲額外的電荷。但是它們在循環(huán)反應(yīng)過程中主要缺點是有限的氧化還原反應(yīng)和循環(huán)穩(wěn)定性差。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了一種新的有效策略，在無需加入粘結(jié)劑的情況下，利用電解液中的 Cu2+與多孔碳電極表面氧化還原反應(yīng)，實現(xiàn)了超過傳統(tǒng)電解液體系高達10倍的比容量（4700 F g-1）。三電極體系中在60 A g-1的大電流密度下充放電循環(huán)5000次后，容量保持率高達99.4％。在二電極體系中材料比容量仍可

3、達1010 F g-1。大幅提升的電化學性能歸因多孔碳電極超低的電荷轉(zhuǎn)移阻抗（0.04Ω），以及電解液離子與表面氧分子之間的協(xié)同作用。⑵在使用CuCl2這一新型氧化還原電解液時，對稱兩電極超級電容器也展現(xiàn)出很好電化學性能?？稍趯崿F(xiàn)7 kW kg-1的功率密度的同時，獲得高的能量密度（73Whkg-1）與比容量（294 Fg-1）。⑶混合型超級電容器在能源存儲領(lǐng)域體現(xiàn)了優(yōu)異的電化學性能。然而，基于微型多孔碳電極的對稱式超級電容器要實現(xiàn)高的