超級(jí)電容器用豆粕活性炭的工藝優(yōu)化及其復(fù)合材料的設(shè)計(jì)合成.pdf

1、超級(jí)電容器作為一種新型儲(chǔ)能器件，以其高功率密度、超長循環(huán)壽命、可快速充放電和具有瞬時(shí)大電流等優(yōu)異性能而受到世界各國研究者的高度重視。電極材料作為影響超級(jí)電容器性能的核心因素之一,是當(dāng)前超級(jí)電容器研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。而生物質(zhì)基活性炭以其超高比表面積、微結(jié)構(gòu)可調(diào)、良好的導(dǎo)電性及電化學(xué)穩(wěn)定性而被廣泛應(yīng)用于制備超級(jí)電容器電極材料。本論文以市面上常見且價(jià)格低廉的大豆豆粕為碳源，在現(xiàn)有研究階段的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行工藝優(yōu)化，以得到具有超高比表面且電化學(xué)

2、性能優(yōu)異的豆粕活性炭。主要的研究工作和結(jié)果如下：
　　(1)在豆粕活性炭的制備階段，選取不同預(yù)碳化溫度為變量，研究在活化階段活化比為1：3,800℃活化1h等活化條件不變的情況下，預(yù)碳化溫度對(duì)豆粕活性炭孔結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能的影響。最后制得的不同孔徑結(jié)構(gòu)的活性炭，在6mol L-1 KOH電解液中做電化學(xué)測(cè)試，研究了其作為超級(jí)電容器電極材料的電化學(xué)性能。
　　結(jié)果表明：隨著預(yù)碳化溫度的升高，豆粕活性炭的比電容先升高，在460℃

3、達(dá)到最大值，其最大比電容為312 F/g，而后隨著預(yù)碳化溫度的進(jìn)一步升高，豆粕活性炭的比電容開始下降。且試樣AC-460的循環(huán)性能穩(wěn)定，在經(jīng)過10000次循環(huán)之后，比電容仍能保持79.8％。其結(jié)構(gòu)由微中孔復(fù)合結(jié)構(gòu)組成，具有較高的比表面積，其比表面積可達(dá)到3551m2/g，是制備超級(jí)電容器電極的理想材料。但其功率特性較差，在500mV s-1的掃速下比電容下降到97F/g。
　　(2)以460℃預(yù)碳化溫度下制備的具有超高比表面積的豆

4、粕活性炭AC-460為原料，與石墨烯RGO、PRGO、DG進(jìn)行復(fù)合，研究了其對(duì)豆粕活性炭比電容及功率特性的影響。并進(jìn)一步將不同尺寸的石墨烯作為原料與豆粕活性炭進(jìn)行復(fù)合，研究了石墨烯的尺寸對(duì)復(fù)合試樣電化學(xué)性能的影響。
　　結(jié)果表明：豆粕活性炭與RGO、PRGO復(fù)合之后的試樣，比電容在略有增加的情況下，其功率特性得到了明顯改善。比電容由原始豆粕活性炭的312F/g分別增加到了316F/g和317F/g，500mV s-1掃速下的比電容

5、保持率由31.1%分別增加到45.5%和39.4%。而豆粕活性炭與DG復(fù)合之后的試樣，比電容反而下降到283F/g，但其功率特性卻得到極大提高，在500mV s-1掃速下的比電容保持率達(dá)到了48.1%。這是由于用液相剝離法得到的DG，結(jié)構(gòu)較完整，其能夠保持本身較高的電導(dǎo)率，利于充放電過程中離子的轉(zhuǎn)移，故復(fù)合后材料的功率特性得到極大提高。但同時(shí)又由于液相剝離法不能將DG完全剝離，導(dǎo)致其層數(shù)較多且堆疊在一起，故其與豆粕活性炭復(fù)合后試樣的比電