細(xì)菌纖維素碳納米纖維材料的制備與儲(chǔ)能性能研.pdf

1、超級(jí)電容器，又稱(chēng)為電化學(xué)超級(jí)電容器，是一種介于電化學(xué)電池和電容器之間的新型電化學(xué)儲(chǔ)能電源。超級(jí)電容器具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到各國(guó)科學(xué)家的廣泛關(guān)注。從小到在存儲(chǔ)器、電動(dòng)玩具到大到通信設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)電源,甚至航天器大功率啟動(dòng)系統(tǒng),它都具有廣泛的應(yīng)用前景。但目前超級(jí)電容器的一些性能如比電容、大功率放電穩(wěn)定性等離商業(yè)應(yīng)用還有一定的距離。因此如何提高超級(jí)電容器的比電容和放電性能依然是個(gè)重大研究課題。
　　超級(jí)

2、電容器的電容由兩部分組成，即表面雙電層電容和體相贗電容。本文利用椰子水發(fā)酵產(chǎn)生的細(xì)菌纖維素(BC)作為前驅(qū)體，在氮?dú)夥障陆?jīng)程序控溫?zé)崽蓟苽浼?xì)菌纖維素碳納米纖維(BCCNF)，并作為提供表面雙電層電容的結(jié)構(gòu)組分，同時(shí)以Keggin型鐵取代雜多酸鹽Cs4PW11O39Fe(III)(H2O)(PW11Fe)作為贗電容組分，采用水熱法制備了PW11Fe/BCCNF復(fù)合材料。制備材料用XRD、Raman、SEM、TEM、BET和元素分析等方法

3、進(jìn)行了表征，并用電化學(xué)方法如循環(huán)伏安、計(jì)時(shí)電量法等研究了它們的充放電性能、比電容和循環(huán)穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，細(xì)菌纖維素碳化后得到的納米纖維碳材料以介孔結(jié)構(gòu)為主，比表面積和比電容值可達(dá)到756.82 m2·g-1和289 F·g-1，且經(jīng)5000次充放電循環(huán)后，其電容值仍然保持80％以上的初始值。但這些碳材料的孔結(jié)構(gòu)、比表面積、石墨化程度、充放電性能及循環(huán)穩(wěn)定性與碳化溫度密切相關(guān)，高的碳化溫度(900 ℃)有利于孔結(jié)構(gòu)的形成與穩(wěn)定，可獲得

4、高的比表面積和充放電循環(huán)穩(wěn)定性，但石墨化程度比較高，不利于電量的儲(chǔ)存，比電容比較低。低的碳化溫度(700 ℃)石墨化程度比較低，比電容比較高，但比表面積比較低，孔結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，充放電循環(huán)穩(wěn)定性比較差。另一方面，比電容與選用細(xì)菌纖維素前驅(qū)體的厚度有關(guān)，例如厚度為0.4、0.3和0.2 cm的細(xì)菌纖維素碳納米纖維，比電容分別為289、177和169 Fg-1。將PW11Fe用水熱法負(fù)載到0.3 cm厚的細(xì)菌纖維素碳納米纖維以后，所制備的PW1