針狀焦、活性炭及其復(fù)合物作為電化學(xué)電容器電極材料的性能研究.pdf

1、電化學(xué)電容器是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型電化學(xué)儲(chǔ)能裝置,具有較高的能量密度和較好的快速充放電性能,因而在許多領(lǐng)域中有著巨大的應(yīng)用價(jià)值和市場(chǎng)潛力。炭材料作為電化學(xué)電容器的電極材料具有明顯的優(yōu)點(diǎn):大的比表面積、良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能、穩(wěn)定的化學(xué)性能、較小的熱膨脹系數(shù)、原料價(jià)格低廉易得以及易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等,是目前最為實(shí)用化的電化學(xué)電容器電極材料。而復(fù)合材料與單一炭材料相比,由于能利用各組分間的協(xié)同效應(yīng)提高整體性能,能很好的滿足于電化學(xué)電容器各

2、方面的性能要求,因此成為人們目前研究的熱點(diǎn)。
　　 本文以針狀焦、活性炭這兩種炭材料為原料,采用化學(xué)活化法-濃硝酸在80℃溫度下活化,研究了濃硝酸對(duì)這兩種炭材料物理性能與電化學(xué)性能的影響,并對(duì)二者的性能進(jìn)行了比較。并進(jìn)一步將針狀焦與活性炭復(fù)合,探討了復(fù)合后二者性能上的互補(bǔ)以及針狀焦與活性炭復(fù)合后電化學(xué)性能最好時(shí)的二者的混合質(zhì)量配比。通過(guò)X射線衍射儀和掃描電子顯微鏡(SEM)分析表征炭材料的晶體結(jié)構(gòu)與微觀形貌;利用傅里葉紅外光譜分

3、析儀對(duì)炭材料的表面化學(xué)性能進(jìn)行了分析;采用電化學(xué)工作站對(duì)電極材料進(jìn)行了循環(huán)伏安測(cè)試及交流阻抗測(cè)試。結(jié)果表明:
　　 (1)經(jīng)濃硝酸氧化后針狀焦和活性炭的石墨層間距d002大小沒變化、石墨微晶尺寸Lc(002)降低了、表面的雜質(zhì)減少,ONC與氧化前相比針狀纖維較粗大,OAC與氧化前相比表面出現(xiàn)凹凸不平。
　　 (2)經(jīng)濃硝氧化處理后的針狀焦/活性炭復(fù)合材料,隨著電極材料中活性炭的含量減少、針狀焦的含量增加,試樣在20=26

4、°((002)晶面)的峰強(qiáng)度增強(qiáng)、半峰高寬度變窄,復(fù)合樣品的石墨微晶尺寸Lc(002)提高了。
　　 (3)經(jīng)硝酸活化后的針狀焦、活性炭表面的含氧官能團(tuán)羥基,羧基的含量都要比活化前的含量高;對(duì)于針狀焦與活性炭的復(fù)合物OANC-3表面的含氧官能團(tuán)羥基、羧基的含量要比其他混合物的含量高。
　　 (4)經(jīng)濃硝酸活化后的針狀焦、活性炭的質(zhì)量比電容都比處理前提高了,分別由活化前的2.8 F/g,4.8 F/g提高到了4.5 F/g