片狀多孔碳材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控及電化學(xué)性質(zhì)研究.pdf

1、碳材料具有良好的導(dǎo)電性和機(jī)械性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及形態(tài)豐富等特點(diǎn)，可以在鋰離子電池和超級(jí)電容器等高效儲(chǔ)能器件中構(gòu)筑能量?jī)?chǔ)存和輸運(yùn)網(wǎng)絡(luò)，從而發(fā)揮著不可或缺的重要作用。片狀多孔碳材料的可控制備是增加碳基材料的儲(chǔ)能活性位點(diǎn)、構(gòu)筑更加高效便利的電荷傳輸通道的重要途徑，也是進(jìn)一步提高儲(chǔ)能器件功率密度和能量密度的重要手段。本論文針對(duì)當(dāng)前儲(chǔ)能電極材料存在的問題，結(jié)合碳材料在鋰離子電池和超級(jí)電容器中發(fā)揮的作用，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和可控制備，獲得一系列具有高效離子傳

2、輸通道和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的片狀多孔碳基材料，并將其應(yīng)用于高效儲(chǔ)能器件中；在此基礎(chǔ)上發(fā)展了多種片狀多孔碳材料的制備方法，并對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行分析闡釋，從而實(shí)現(xiàn)了片狀多孔碳材料微觀結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控。
　　針對(duì)高比容量錫基材料用作鋰離子電池負(fù)極存在導(dǎo)電性差和充放電過程中的體積效應(yīng)等問題，制備了碳包覆空心錫與石墨烯雜化材料，通過利用各組分之間的協(xié)同效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了錫基雜化材料電化學(xué)性能的優(yōu)化，其首次可逆容量達(dá)922.7 mAh g-1，經(jīng)50次循環(huán)后容

3、量保持率為71.5％。
　　研究并發(fā)展了片狀多孔碳材料的三種制備方法：一步碳化法、直接活化及模板法。通過一步碳化處理生物質(zhì)獲得高比表面積的片狀多孔碳材料。改變碳化溫度即可對(duì)孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，適用于不同的電解液體系。BCY-800在6 M KOH電解液體系下比容量高達(dá)216 F g-1，其在20 A g-1下的容量保持率為0.5 A g-1時(shí)的84%；BCY-900在離子液體體系中290 W L-1時(shí)對(duì)應(yīng)的體積能量密度為64.6

4、Wh L-1，在3065 W L-1時(shí)體積能量密度仍高達(dá)34 Wh L-1。
　　通過直接活化法實(shí)現(xiàn)片狀層次孔碳材料的可控制備。通過改變活化路徑實(shí)現(xiàn)了球形低聚物向片狀層次孔碳材料的轉(zhuǎn)變，并探討了其形成機(jī)理。球形低聚物的表面化學(xué)、活化溫度和活化劑的添加量對(duì)結(jié)構(gòu)的形成非常重要。片狀層次孔碳具有大比表面積（2633 m2 g-1）和相互貫通的多層級(jí)孔結(jié)構(gòu)等特征，在100 A g-1的大電流密度下其容量仍達(dá)184 F g-1，為0.5 A