分級結(jié)構(gòu)多孔碳及其衍生物的超級電容性能研究.pdf

1、超級電容器作為一種新型高效的能量儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化裝置，擁有能量密度/功率密度高，充放電速度快，循環(huán)壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車，內(nèi)存?zhèn)浞菹到y(tǒng)，小型電子產(chǎn)品和能源管理系統(tǒng)等眾多領(lǐng)域。根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理的不同，超級電容器可分成兩大類：雙電層電容器和贗電容器。雙電層電容器通過在電極和電解液相接觸的界面上形成雙電層來儲(chǔ)存能量，他具有良好的導(dǎo)電性和出色的循環(huán)性能。贗電容器借助法拉第氧化還原反應(yīng)儲(chǔ)存能量，具有異常高的比電容值，然而循環(huán)穩(wěn)定性相對較差

2、。常見的雙電層電容器電極材料主要由各類多孔碳材料組成，其方便易得，質(zhì)輕，化學(xué)穩(wěn)定性好和環(huán)保等多種優(yōu)點(diǎn)使之得到了廣泛的應(yīng)用。商業(yè)化的活性炭具有大的比表面積，但由于孔徑以微孔為主，導(dǎo)致電解液離子無法順利地通過，大量內(nèi)表面上的活性位點(diǎn)得不到利用，嚴(yán)重限制了其電容性能。介孔具有適宜的孔徑和相對較高的比表面積。大孔結(jié)構(gòu)有利于離子的擴(kuò)散，然而低的比表面積又成為其一大軟肋。因此設(shè)計(jì)合成具有高的比表面積，優(yōu)越多孔性的分級結(jié)構(gòu)多孔碳電極材料正成為研究的熱

3、點(diǎn)。本論文以分級結(jié)構(gòu)多孔碳材料為研究對象，采用不同的方法制備了一系列具有高比表面積，均一孔徑分布和高的孔容的分級結(jié)構(gòu)多孔碳及其衍生物材料。同時(shí)，運(yùn)用SEM、TEM、N2吸附-脫附等手段對分級結(jié)構(gòu)多孔碳材料的性質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并借助電化學(xué)工作站研究了其超級電容性能。具體的研究內(nèi)容如下：
　　1、以葡萄糖為碳源通過水熱法制得葡萄糖碳球，再借助ZnCl2活化處理得到擁有發(fā)達(dá)孔結(jié)構(gòu)的多孔碳球。以上述多孔碳球?yàn)槟０澹畛溥M(jìn)Ni(NO3)2

4、，經(jīng)高溫煅燒除模板后得到擁有高比表面積和優(yōu)越孔隙的多孔NiO電極材料，并研究了其超級電容性能。
　　2、以酚醛樹脂球?yàn)樘荚?，ZnCl2為活化劑經(jīng)過一步高溫碳化/活化處理，制備得到具有高比表面積、均一介孔孔徑和較大孔容的介孔活性碳納米球，并研究了其質(zhì)量比電容，倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性等電化學(xué)性能。
　　3、以葡萄糖為碳源，三聚氰胺為氮源和發(fā)泡劑，經(jīng)高溫吹制得到微米級別的片狀碳材料，再采用KOH活化進(jìn)行造孔，最后得到具有分級的微孔/