碳化鈣骨架碳電極材料的制備、活化及其超級(jí)電容特性研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種集傳統(tǒng)電容器和電池優(yōu)點(diǎn)于一身的新型能量?jī)?chǔ)存設(shè)備和轉(zhuǎn)換裝置，也被稱為超電容器、電化學(xué)電容器(ECs)或贗電容器。由于該裝置具有充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、內(nèi)阻低和功率密度高等特點(diǎn)，從而成為了新能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)。眾所周知，高性能超級(jí)電容器發(fā)展的關(guān)鍵是電極材料，就目前該領(lǐng)域的研究狀況而言，大比表面積多孔碳材料在超級(jí)電容器電極材料中應(yīng)用最為廣泛。而碳化物骨架碳(CDCs)由于其制備工藝簡(jiǎn)單，比表面積大、孔徑可調(diào)等眾多優(yōu)點(diǎn)受到了關(guān)注。

2、
　　本論文以自制的新鮮氯氣為刻蝕劑、碳化鈣為碳源，合成了多孔碳化鈣骨架碳材料(CCDCs)。探討了合成溫度、活化方法和水系電解液條件對(duì)于該材料的物理化學(xué)性能的影響，并討論其作為超級(jí)電容器電極材料的電化學(xué)特性。
　　改變刻蝕溫度，在400-800oC范圍內(nèi)制備了三種多孔碳材料。采用TEM、XRD等測(cè)試手段察了CCDCs的形貌，用氮?dú)馕?脫附等溫線研究了CCDCs的比表面積和孔徑分布。測(cè)試結(jié)果表明，采用新鮮氯氣制備的CCDCs

3、含有微孔-介孔組合的微觀結(jié)構(gòu)。當(dāng)制備溫度為600oC時(shí)，所得到的CCDCs(記作CCDCs-600)顯示出最大的孔容(0.645cm3g-1)和比表面積(652.8m2g-1)。然后，用6MKOH作為電解液進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在掃描速率為1mVs-1下時(shí)，CCDCs超級(jí)電容器比電容達(dá)到53.6Fg-1。
　　將新制備的碳化鈣骨架碳材料用H3PO4、ZnCl2和KOH三種活化劑進(jìn)行化學(xué)活化，進(jìn)而討論不同活化處理方式對(duì)碳材料的物理特性

4、及其電化學(xué)性能影響。發(fā)現(xiàn)活化處理在一定程度上能增加碳材料的比表面積，改善材料的孔徑，因而使得碳材料的電化學(xué)性能相對(duì)于未經(jīng)處理的碳材料有一定的提高。尤其是采用KOH活化的碳材料，在測(cè)試中表現(xiàn)出最佳電化學(xué)性能。
　　采用KOH活化制備的碳材料(CCDC-KOH)組裝成對(duì)稱型超級(jí)電容器，測(cè)試了其在6MKOH，1MKNO3，0.5MK2SO4和2MKCl電解液中的電化學(xué)性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：經(jīng)過(guò)KOH活化的碳化鈣骨架碳超級(jí)電容器在6MKOH電解