電化學電容器用炭材料的制備及其性能研究.pdf

1、作為一種新型儲能裝置,電化學電容器具有能量密度高、功率密度高、充放電速度快、壽命長、免維護、環(huán)境友好等特點,因而廣泛應用于各領域。依據(jù)儲能機理不同,它可分為法拉第贗電容器和雙電層電容器。電極材料是決定電化學電容器性能的關鍵因素。目前主要分為金屬氧化物、碳材料和導電聚合物三類。本論文采用多種方法制備了各種炭材料并研究了其電化學電容性能。具體研究內(nèi)容如下:
　　 (1)在高溫氮氣氛下以ZnCl2為致孔劑,以藕為碳源,通過化學活化制備

2、了活性炭,并就其電化學電容性能進行了研究。利用ASAP2020比表面分析儀就藕基活性炭的比表面積和孔結構等物理性質(zhì)進行了表征,其形貌采用掃描電子顯微鏡進行表征,其在6 mol·L-1KOH水溶液中的電容性能采用循環(huán)伏安法和計時電位法進行研究。結果表明:其在6 mol·L-1KOH水溶液中表現(xiàn)出良好的矩形曲線,在-1.0V到0.0V電位區(qū)間以0.2A·g-1放電時得到的質(zhì)量比電容高達210F·g-1。此外,藕活性碳電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的功率

3、特性和長周期壽命穩(wěn)定性。
　　 (2)以KOH和ZnCl2為致孔劑,通過簡單的高溫分解方法成功制備了以豌豆莢為碳源的活性炭。利用ASAP2020比表面分析儀分析了活性炭的比表面積和孔結構等物理性質(zhì),其在6 mol·L-1KOH水溶液中的電容性能采用循環(huán)伏安法和計時電位法進行研究。結果表明:與沒有處理過的豌豆莢基活性炭相比,經(jīng)過KOH活化處理的活性炭的比表面積增大1323倍達到了2237 m2·g-1,經(jīng)過ZnCl2活化處理后比表

4、面積增大367倍達到了621 m2·g-1。此外,經(jīng)過KOH活化處理的豌豆莢基活性炭中中孔結構比例較高,在6 mol·L-1KOH水溶液中2mV·s-1時比電容高達297.5F·g-1,在5 A·g-1的高電流密度下經(jīng)過500個充放電循環(huán)后,電容保持率高達91.4％,表現(xiàn)出良好的電容性能。
　　 (3)以簡單的模板法成功制備了多巴胺基空心摻氮炭球并研究了其電化學電容性能。利用ASAP2020比表面分析儀分析了空心摻氮炭球的比表面

5、積和孔結構等物理性質(zhì),其形貌和結構分別采用掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡進行了表征,并采用元素分析儀測定摻氮空心炭球的氮含量,其在1 mol·L-1 H2SO4溶液中的電容性能則采用循環(huán)伏安法和計時電位法進行研究。結果表明:摻氮空心炭球比表面積高達767 m2·g-1;在1 mol·L-1 H2SO4溶液中0.5 A·g-1的電流密度下質(zhì)量比電容473F·g-1;在30 A·g-1的高電流密度下經(jīng)過3000次充放電循環(huán)后,電容值基本未變