超級電容器用高性能碳基復合材料的研究.pdf

1、超級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能器件，具有功率密度高、能量密度高、循環(huán)使用壽命長、充放電速度快等優(yōu)點，在民用和國防領域都有廣泛的應用。電極材料的性能是決定超級電容器性能的主要因素，對電極材料的研究一直是該領域的研究熱點。碳基電極材料因其原料豐富、價格低廉、制備工藝簡單且性能優(yōu)異，而倍受關注。本論文對碳基復合材料的制備及性能進行研究，研究成果主要體現(xiàn)在如下幾個方面：
　?。?）高性能活性炭電極材料的研究

2、r>　　本論文選用來源豐富、價格低廉、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。實驗表明，在石油焦粒度為200目、KOH與石油焦的比例（簡稱堿焦比）為3、微波活化15分鐘時，通過BET測試，制備的活性炭材料具有較大比表面積，達到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，比電容量達到361F/g。
　　（2）AC（活性炭）/MnO2復合電極材料的研究
　　為了增強活性炭材料的比電容特性，采用具有法拉第準電容特性的、廉價的MnO2作為復合組分，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，原位生成 AC/MnO2復合電極材料。將制備出的復合電極材料組裝成模擬超級電容器，進行電化學性能測試，研究不同活性炭與KMnO4的比例（簡稱炭錳比）對復合

4、電極材料性能的影響。實驗結果表明，在炭錳比為2.259時，制備出的AC/MnO2復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，復合材料的比電容量比活性炭提高13％左右，達到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，進行電