活性炭改性及電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級電容器集傳統(tǒng)靜電電容器和二次電池的諸多優(yōu)點于一身,是一種公認的十分優(yōu)秀的儲能元器件。鑒于超級電容器擁有高能量和功率密度、長循環(huán)壽命、短充電和放電時間、綠色環(huán)保等諸多優(yōu)點,其應(yīng)用范圍寬泛到日常生活、科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的各個方面,已成為全球各個國家共同關(guān)注的焦點。影響超級電容器性能的關(guān)鍵因素之一是電極材料?；钚蕴吭蟻碓簇S富、比表面積高、成本低廉且電化學(xué)性能穩(wěn)定,屬最常用到的電極材料,長久以來都是重點研究對象。
　　本論文主要從導(dǎo)

2、電劑和AC/MnO2復(fù)合電極材料兩個方面對活性炭進行改性,利用X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、氮吸附/解吸等物理表征方法和循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗等多種電化學(xué)測試方法,研究了添加導(dǎo)電劑的種類、比例及MnO2復(fù)合比例、電解液種類對活性炭電化學(xué)性能的影響。實驗結(jié)果如下:
　　(1)剝離石墨取代乙炔黑用作導(dǎo)電劑的研究
　　本論文采用鱗片石墨為原料,使用高剪切分散乳化機對其進行不同時間的機械剝離。實驗結(jié)果顯示,石墨經(jīng)剝離后結(jié)晶

3、度降低、比表面積增大,阻抗特性增強、比容量值變大。其中,剝離時長為6h時性能最好,其比容量值達99F/g,是石墨原樣的2倍。將剝離6h后的石墨用作導(dǎo)電劑添加到活性炭中,與乙炔黑用作導(dǎo)電劑對比分析。實驗結(jié)果顯示,前者的電化學(xué)性能更好,且剝離石墨添加量為20％時效果最佳。
　　(2)復(fù)合電極材料AC/MnO2的性能研究
　　本論文采用TF-B520型活性炭為原料直接還原KMnO4原位生成復(fù)合電極材料AC/MnO2。以1mol/L

4、的LiPF6/PC為電解液,將所得產(chǎn)物制成電極組裝成扣式電容器進行測試,對比分析不同MnO2含量的復(fù)合電極材料性能差異。實驗結(jié)果顯示,在MnO2含量為12％時,AC/MnO2復(fù)合電極材料的比容量值最高,阻抗特性最好。同時,以1mol/L的Li2SO4為電解液,將含MnO2量為12％的AC/MnO2復(fù)合電極材料制成電極測試其電化學(xué)性能,對比分析其在兩種不同含鋰電解液中的性能差異。實驗結(jié)果顯示,所測電極材料在LiPF6/PC中電化學(xué)窗口較寬