碳材料在超級電容器中的應用.pdf

1、超級電容器是一種性能介于傳統(tǒng)電容器和化學電池之間的新型儲能元件，具有比傳統(tǒng)電容器更高的能量密度及比普通電池更高的功率密度和更長的循環(huán)壽命。很有希望成為下個世紀新型的綠色能源。
　　 目前，超級電容器的研究主要集中在高性能的電極材料的制備上。本文制備了碳氣凝膠、碳納米球和多壁碳納米管/氧化釕復合材料作為電極材料，研究了它們的制備工藝、活化方法和電化學性能，并用氮氣物理吸附儀、透射電鏡對其進行了表征。本文的主要內(nèi)容如下：
　　

2、 利用溶膠-凝膠法、常壓干燥合成了碳氣凝膠(CAG)，其比表面積達606.5m2·g-1。通過循環(huán)伏安和恒電流充放電等方法對其電容性能進行了研究，結(jié)果顯示CAG具有良好的雙電層電容特性，當R/C=1500時比容量為166.1F·g-1。
　　 利用制得的CAG，研究了簡易的活化方法得到活化后的CAG，通過BET測試活化后比表面積(662.6m2·g-1)有所增大。電化學測試表明在10mA·cm-2的放電電流密度下，活化后的CA

3、G電極的比容量為230.9F·g-1，與活化前相比在相同電流密度下比容量增大了28％。經(jīng)過2000次的充放電循環(huán)后，比容量衰減不到1％，顯示了其良好的循環(huán)壽命。
　　 利用蔗糖硫酸溶液合成了碳納米球，透射電子顯微鏡表征所合成的碳納米球的直徑均在50-150nm之間。電化學性能測試結(jié)果較好，在放電電流密度為10mA·cm-2的條件下，其比容量達到168.7F·g-1。
　　 對碳納米球進行活化研究，將其在450℃下，空氣中

4、灼燒1h，活化后碳球比表面積達825.2m2·g-1。在放電電流密度為10mA·cm-2的條件下，其比容量達到240.6F·g-1，比活化前增大了43％。經(jīng)過2000次的充放電循環(huán)后，比容量基本沒有衰減。
　　 利用多壁碳納米管和RuCl3·nH2O溶液研究制得了碳納米管/氧化釕的復合電極。通過電化學測試表明復合前碳納米管的比容量為27F·g-1。復合后的電極比容量達192.6F·g-1，是復合前電極比容量的7倍多。