超級(jí)電容器用活性炭-氫氧化鎳復(fù)合材料電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種介于電池與傳統(tǒng)靜電容器之間的新概念能量儲(chǔ)存器件，與傳統(tǒng)靜電容器相比，超級(jí)電容器具有更高的能量密度，與電池相比，超級(jí)電容器具有更大的功率密度，從而具有瞬間釋放特大電流的特性并且充放電效率高、循環(huán)壽命長。由于這些特性使得該器件具有某些特殊功能，其中特別為人關(guān)注的是在電動(dòng)車輛、高功率武器等方面的不可替代的作用，另外可用作電子設(shè)備中的備用電源、工業(yè)設(shè)備的閃光及點(diǎn)火裝置。由于超級(jí)電容器具有廣闊的應(yīng)用前景，開展超級(jí)電容器電極材料、電

2、解液等應(yīng)用基礎(chǔ)研究，對(duì)電子工業(yè)和電動(dòng)汽車的發(fā)展都具有重要意義。
　　 本文以活性炭（AC）為基體，用2mol/L不同的溶液（氯化鋅、磷酸和硝酸）分別對(duì)其進(jìn)行活化處理得到活性炭電極材料，用X-射線衍射（XRD）、孔結(jié)構(gòu)分析（BET）、循環(huán)伏安（CV）和恒流充放電等一系列測試技術(shù)進(jìn)行研究。結(jié)果表明硝酸活化處理后的活性炭具有較好的電化學(xué)性能，該活性炭材料具有比表面積高達(dá)2514 m2/g，孔徑分布主要以微孔和孔徑較小的中孔為主，平均孔

3、徑為2.13 nm；將其制成的活性炭電極在6 mol/L KOH電解液中不同的電位窗口下都具有良好的電化學(xué)性能；當(dāng)掃描速度為2mV/s時(shí)，電位窗口為-1～0 V時(shí)，活性炭電極的比電容高達(dá)255.1F/g；將其制成的活性炭超級(jí)電容器具有較好的充放電性能，比電容為61.3F/g。
　　 用化學(xué)沉淀法往活性炭（AC）材料中摻入少量氫氧化鎳，制得氫氧化鎳/AC復(fù)合材料，并探討了氫氧化鎳的最佳摻入量及復(fù)合材料的電化學(xué)性能。XRD結(jié)果表明所

4、得復(fù)合材料為β-Ni(OH)2/活性炭復(fù)合材料，其比表面積和孔容較原活性炭材料均有一定程度的減小，但復(fù)合材料仍然具有較高的比表面積和孔容。對(duì)不同氫氧化鎳負(fù)載量的復(fù)合電極在6 mol/L KOH溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安測試結(jié)果表明，復(fù)合材料均表現(xiàn)出良好的電容行為；氫氧化鎳最佳負(fù)載量為6 wt.％，對(duì)應(yīng)的復(fù)合電極的比電容最大，高達(dá)314.5F/g，比原活性炭電極提高了23.3％。
　　 將復(fù)合材料制成對(duì)稱型電容器進(jìn)行電化學(xué)測試，結(jié)果表明：

5、氫氧化鎳/AC復(fù)合材料更好地利用了雙電層電容和法拉第準(zhǔn)電容，表現(xiàn)出相對(duì)活性炭材料更好的電化學(xué)性能，具有較小的阻抗性能、較小的漏電流和更長的循環(huán)壽命。氫氧化鎳/AC復(fù)合材料對(duì)稱型超級(jí)電容器具有較好的可逆性和充放電性能，比電容高達(dá)77.3F/g，相對(duì)活性炭超級(jí)電容器（61.3 F/g）提高了26.1％。
　　 同時(shí)，以氫氧化鎳/AC復(fù)合材料為正極，活性炭材料為負(fù)極制成了不對(duì)稱型電容器，充放電結(jié)果表明它在6mol/L KOH溶液中比電