介孔碳超級電容器電極材料的研究.pdf

1、超級電容器是一種新型的儲能裝置。本文綜述了超級電容器的國內(nèi)外現(xiàn)狀及超級電容器電極材料的最新的理論和應(yīng)用研究進(jìn)展,并且制備了介孔碳和MnO2超級電容器電極材料。超級電容器的主要優(yōu)點(diǎn)是效率高、充放電速率快；其主要缺點(diǎn)是能量密度低。如何提高超級電容器的能量密度已迫在眉睫。根據(jù)E=1／2CV2可知,提高超級電容器的能量密度可以通過兩種有效的途徑:
　　 一是提高電極材料的比電容值(C)。多孔碳作為超級電容器電極材料的主要優(yōu)點(diǎn)是價格低廉、

2、成型性好、電化學(xué)穩(wěn)定性高、效率高；但是也有一個主要缺點(diǎn)一能量密度低。碳電極電容器的比電容與電極材料的比表面積大小有關(guān),對于實際體系,通常是通過增大電極的比表面積來提高其比電容。但在實際測量中發(fā)現(xiàn),碳基電容器的電容大小與其表面積并不呈線性關(guān)系。這主要是因為影響多孔碳材料雙電層電容的參數(shù)眾多,如比表面積、孔徑和孔徑分布、微孔率、孔形狀、孔的空間群、碳表面官能團(tuán)。這些參數(shù)之間也存在著千絲萬縷的關(guān)系。多孔碳材料的比容量與這些參數(shù)之間究竟存在什么

3、樣的關(guān)系,這是一個嚴(yán)肅而又基礎(chǔ)的科學(xué)問題。本章從電極／溶液界面的景象出發(fā),根據(jù)孔徑分布曲線測試的理論原理,建立理論模型,推導(dǎo)出雙電層電容與孔徑和孔徑分布之間的關(guān)系,厘清了影響雙電層電容的相關(guān)因素,提出了有效孔徑和有效比表面積的計算方法。并在此基礎(chǔ)上對得到的公式根據(jù)不同的邊界條件進(jìn)行討論。最后采用不同的氧化硅SBA-15分子篩為模板,用蔗糖或糠醇為碳源制備高比表面積和孔體積的介孔碳,測試其雙電層電容以驗證我們關(guān)于雙電層電容的理論。

4、　　 二是增大電容器的工作電壓(V)。采用液相還原法制備了具有高析氧電位的正極材料MnO2粉末,并對所制備的MnO2粉末進(jìn)行X射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)分析。電化學(xué)測試表明所制備的MnO2粉末得比容量高達(dá)209 F／g.同時選擇三種不同比表面積和微結(jié)構(gòu)的具有較低析氫電位的介孔碳負(fù)極材料,將其組合成MnO2／OMC不對稱超級電容器,使得混合電容器具有較寬的電位窗口。在2 mol／L,NaNO3電解液中,不對稱電容器的電位窗口