高性能瀝青基活性炭纖維的制備和電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器既具有比傳統(tǒng)電容器高的比能量，又具有比電池高的比功率，因此受到廣泛關(guān)注。超級(jí)電容器性能主要取決于電極材料，因此關(guān)于電極材料的研究一直是研究熱點(diǎn)。本論文系統(tǒng)地研究了中間相瀝青基活性炭纖維的制備條件、結(jié)構(gòu)改性及其超級(jí)電容器性能。本文著重探究了最佳活化條件和對(duì)材料進(jìn)行高溫炭化和金屬催化石墨化改性以提高其導(dǎo)電率。研究結(jié)果如下:
　　(1)以中間相瀝青基炭纖維(CFs)為原料，采用KOH堿活化法在短時(shí)間、低溫條件下制備具有高比表面

2、積、高微孔率和高收率的活性炭纖維材料(ACFs)。系統(tǒng)考察了活化溫度、活化時(shí)間和KOH/CFs質(zhì)量比對(duì)瀝青基活性炭纖維結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)及電容性能的影響。結(jié)果表明，在KOH/CFs質(zhì)量比為4/1，活化溫度550℃，活化時(shí)間1h時(shí)，材料的電化學(xué)性能最好，其在6M KOH溶液中0.1Ag-1電流密度下具有高達(dá)426.6F g-1的放電比電容，具有良好的倍率性能和循環(huán)性能，1000次循環(huán)后仍有高達(dá)393.3F g-1，容量保持率為91.9％。

3、r>　　(2)采用高溫?zé)崽幚硖岣咂浣Y(jié)晶度，系統(tǒng)地研究了炭化溫度對(duì)活性炭纖維形貌，結(jié)晶度，表面結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)和超級(jí)電容性能的影響。結(jié)果表明:經(jīng)過1200℃炭化處理的ACFs電極(ACFs-1200)相比于未炭化的ACFs在導(dǎo)電率、大電流密度下的比容量、循環(huán)保持率上都有顯著提高。在6M KOH的電解液中ACFs-1200電極具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，在0.1A g-1下比容量高達(dá)204.2F g-1;在20A g-1時(shí)仍具有較高比容量(148.6

4、F g-1)，同電流密度下未炭化的ACFs比容量為125.4Fg-1;阻抗值低(Rct，0.245Ω;Rs，1.407Ω)，且具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性(1000次循環(huán)后容量保持率為97.0％)。
　　(3)在系統(tǒng)分析了炭化石墨化活性炭纖維的結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，采用ACFs負(fù)載硝酸鎳(Ni(NO3)2)對(duì)ACFs進(jìn)行改性催化石墨化，提高ACFs的石墨化度，結(jié)果表明，炭材料經(jīng)金屬催化后在較低的溫度下可以達(dá)到高溫石墨化后的效果。900℃為最佳