超級(jí)電容器用高性能碳基復(fù)合材料的研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種介于傳統(tǒng)靜電電容器和二次電池之間的新型儲(chǔ)能器件，具有功率密度高、能量密度高、循環(huán)使用壽命長(zhǎng)、充放電速度快等優(yōu)點(diǎn)，在民用和國(guó)防領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。電極材料的性能是決定超級(jí)電容器性能的主要因素，對(duì)電極材料的研究一直是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。碳基電極材料因其原料豐富、價(jià)格低廉、制備工藝簡(jiǎn)單且性能優(yōu)異，而倍受關(guān)注。本論文對(duì)碳基復(fù)合材料的制備及性能進(jìn)行研究，研究成果主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：
　?。?）高性能活性炭電極材料的研究

2、r>　　本論文選用來(lái)源豐富、價(jià)格低廉、固定碳含量高、灰分低的石油焦作為原料，以KOH為活化劑，采用微波輻照的方式熱處理制備活性炭材料。實(shí)驗(yàn)表明，在石油焦粒度為200目、KOH與石油焦的比例（簡(jiǎn)稱堿焦比）為3、微波活化15分鐘時(shí)，通過BET測(cè)試，制備的活性炭材料具有較大比表面積，達(dá)到2683m2/g，平均孔容為1.5973cm3/g，平均吸附孔徑為2.59nm；通過循環(huán)伏安、恒流充放電和交流阻抗測(cè)試，活性炭材料的電容特性良好，電容器電阻在

3、0.75Ω左右，比電容量達(dá)到361F/g。
　?。?）AC（活性炭）/MnO2復(fù)合電極材料的研究
　　為了增強(qiáng)活性炭材料的比電容特性，采用具有法拉第準(zhǔn)電容特性的、廉價(jià)的MnO2作為復(fù)合組分，通過新穎的原位合成的思路，采用“碳氧化轉(zhuǎn)化法”，使活性炭在 KMnO4的作用下反應(yīng)，原位生成 AC/MnO2復(fù)合電極材料。將制備出的復(fù)合電極材料組裝成模擬超級(jí)電容器，進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，研究不同活性炭與KMnO4的比例（簡(jiǎn)稱炭錳比）對(duì)復(fù)合

4、電極材料性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在炭錳比為2.259時(shí)，制備出的AC/MnO2復(fù)合電極材料的性能比純活性炭作為電極材料有較大提高，電容器電阻值也有所下降，復(fù)合材料的比電容量比活性炭提高13％左右，達(dá)到386F/g。
　?。?）新型石墨烯電極材料的研究
　　采用“氧化再還原”法，利用NaNO3、濃H2SO4和KMnO4將鱗片石墨進(jìn)行氧化，再用水合肼還原氧化石墨制備出新型石墨烯電極材料，將制備出的石墨烯組裝成模擬電容器，進(jìn)行電