超級電容器碳基材料的制備和電化學性能研究.pdf

1、超級電容器是一種介于電池和傳統(tǒng)電容器之間的新型儲能器件,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。隨著高性能的電化學超級電容器在移動通訊、信息技術、航天航空和國防科技等領域的不斷應用,超級電容器越來越受到人們的關注,特別是環(huán)保汽車——電動汽車的出現(xiàn),大功率的超級電容器更顯示了其前所未有的應用前景,現(xiàn)已成為世界各國的能源研究的熱點。展開這一熱點,面對的就是一項研究的重點工程——超級電容器高比容電極材料的開發(fā)

2、。
　　本論文根據(jù)大量的資料調研,緊跟該領域的國際研究前沿,以碳材料著手,通過選擇材料體系,優(yōu)化電極制作工藝,研制出超級電容器用碳電極和鎳/碳復合材料電極,并組裝成電容器單元。將材料表征手段和電化學研究手段相結合,對其性能進行了測試,為研制超級電容器提供實驗依據(jù)和理論基礎。主要研究內容如下:
　　1)通過氧化聚合方法合成聚苯胺,并將其碳化制成碳材料,考察了不同制備條件對碳材料電化學性能的影響。并用循環(huán)伏安、恒流充放電和電化學

3、阻抗等測試手段比較了不同條件下制備的碳材料的電化學性能。結果表明,配比為(苯胺∶硫酸∶過硫酸銨=1∶1∶1)合成的聚苯胺在800℃氮氣保護下碳化2h的樣品有具有更小的歐姆電阻、更高的比電容,在6mol/L KOH電解液中,電流密度為0.5A/g時,其比容量可達153F/g。
　　2)將800℃氮氣保護下碳化聚苯胺制備的碳材料,在氧氣和氮氣的混合氣體中活化,考察了不同溫度,不同活化時間對其性能的影響。用SEM、BET、XPS和熱重分

4、析等對所合成的樣品進行了表征,并用循環(huán)伏安、恒流充放電和電化學阻抗等測試手段比較了不同條件下活化的碳材料電化學性能。研究結果表明:通過活化,碳材料的比表面積增加了,在400℃活化2h有更好的電化學性質,在6mol/L KOH電解液中,電流密度為0.5A/g時,其比電容可達235F/g。在11A/g的電流密度下連續(xù)充放電10000次,容量幾乎沒有衰減。
　　3)利用電紡的方法制備Ni/C復合材料,考察了不同碳鎳比的復合材料的電化學性