活性炭電極材料的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用研究.pdf

1、超級(jí)電容器作為一種新型的電能儲(chǔ)存設(shè)備，因具有能量密度高、循環(huán)壽命長、穩(wěn)定性好和快速充/放電等特點(diǎn)而引起人們的強(qiáng)烈關(guān)注，其性能主要受電極材料的制約。碳材料是應(yīng)用最早的超級(jí)電容器電極材料。研究表明，摻氮可增加碳材料表面的浸潤性和吸附性，促進(jìn)碳表面的電化學(xué)反應(yīng)，從而增加材料導(dǎo)電率，是提高碳材料電化學(xué)性能的有效方法之一。因此，我們選用綠色、環(huán)保且廉價(jià)的碳前驅(qū)體作為原料，通過簡單的化學(xué)活化法制得多孔活性炭材料，將其用于超級(jí)電容器，并對所制備材料的

2、形貌、結(jié)構(gòu)及電化學(xué)性能等進(jìn)行了詳細(xì)的表征測試。主要內(nèi)容如下：
　　1、以醫(yī)用脫脂棉(MAC)為碳源，ZnCl2作活化劑，采用化學(xué)活化法制備了棉花基活性炭材料(CACs)。通過篩選炭化溫度和活化比，當(dāng)炭化溫度為900℃，活化比(MAC/ZnCl2)為1:2時(shí)，所制備的活性炭CAC2樣品的比表面積高達(dá)2548.6 m2 g-1。作為電極材料，CAC2在以2 M KOH為電解液的三電極體系中，其比電容在電流密度為0.5 A g-1下為2

3、39 F g-1。同時(shí)，在0.5 M Na2SO4電解液組成的兩電極體系中，當(dāng)電位窗口范圍為0-1.8 V時(shí)，對稱電池CAC2//CAC2的能量密度可達(dá)13.75 Wh kg-1，且能保持良好的穩(wěn)定性（經(jīng)5000次充/放電循環(huán)測試后，比電容減少7％）。
　　2、采用ZnCl2活化法制備了油渣基氮摻雜活性炭材料(N-RCs)。通過控制活化比來改善材料的表面特性，在最佳的活化比（油渣/ZnCl2=1:2）下，所制備的最優(yōu)樣N-RC2有

4、較大的比表面積和孔體積。作為電極材料，N-RC2在以6 M KOH為電解液的三電極體系中其比電容為250 F g-1。此外，兩電極測試結(jié)果表明，對稱電池N-RC2//N-RC2的能量密度可達(dá)13.55 Wh kg-1，且循環(huán)穩(wěn)定性較好（經(jīng)5000次充/放電循環(huán)測試后，對稱電池的比電容保留率為92.8%）。
　　3、選用大豆分離蛋白作為含氮前驅(qū)體，ZnCl2作活化劑，直接炭化制備氮摻雜活性炭材料(N-PACs)。其中，N-PAC-2