超級電容器用豆粕活性炭的工藝優(yōu)化及其復合材料的設計合成.pdf

1、超級電容器作為一種新型儲能器件，以其高功率密度、超長循環(huán)壽命、可快速充放電和具有瞬時大電流等優(yōu)異性能而受到世界各國研究者的高度重視。電極材料作為影響超級電容器性能的核心因素之一,是當前超級電容器研究的重點與熱點。而生物質基活性炭以其超高比表面積、微結構可調、良好的導電性及電化學穩(wěn)定性而被廣泛應用于制備超級電容器電極材料。本論文以市面上常見且價格低廉的大豆豆粕為碳源，在現(xiàn)有研究階段的基礎上，進一步進行工藝優(yōu)化，以得到具有超高比表面且電化學

2、性能優(yōu)異的豆粕活性炭。主要的研究工作和結果如下：
　　(1)在豆粕活性炭的制備階段，選取不同預碳化溫度為變量，研究在活化階段活化比為1：3,800℃活化1h等活化條件不變的情況下，預碳化溫度對豆粕活性炭孔結構及其電化學性能的影響。最后制得的不同孔徑結構的活性炭，在6mol L-1 KOH電解液中做電化學測試，研究了其作為超級電容器電極材料的電化學性能。
　　結果表明：隨著預碳化溫度的升高，豆粕活性炭的比電容先升高，在460℃

3、達到最大值，其最大比電容為312 F/g，而后隨著預碳化溫度的進一步升高，豆粕活性炭的比電容開始下降。且試樣AC-460的循環(huán)性能穩(wěn)定，在經過10000次循環(huán)之后，比電容仍能保持79.8％。其結構由微中孔復合結構組成，具有較高的比表面積，其比表面積可達到3551m2/g，是制備超級電容器電極的理想材料。但其功率特性較差，在500mV s-1的掃速下比電容下降到97F/g。
　　(2)以460℃預碳化溫度下制備的具有超高比表面積的豆

4、粕活性炭AC-460為原料，與石墨烯RGO、PRGO、DG進行復合，研究了其對豆粕活性炭比電容及功率特性的影響。并進一步將不同尺寸的石墨烯作為原料與豆粕活性炭進行復合，研究了石墨烯的尺寸對復合試樣電化學性能的影響。
　　結果表明：豆粕活性炭與RGO、PRGO復合之后的試樣，比電容在略有增加的情況下，其功率特性得到了明顯改善。比電容由原始豆粕活性炭的312F/g分別增加到了316F/g和317F/g，500mV s-1掃速下的比電容

5、保持率由31.1%分別增加到45.5%和39.4%。而豆粕活性炭與DG復合之后的試樣，比電容反而下降到283F/g，但其功率特性卻得到極大提高，在500mV s-1掃速下的比電容保持率達到了48.1%。這是由于用液相剝離法得到的DG，結構較完整，其能夠保持本身較高的電導率，利于充放電過程中離子的轉移，故復合后材料的功率特性得到極大提高。但同時又由于液相剝離法不能將DG完全剝離，導致其層數較多且堆疊在一起，故其與豆粕活性炭復合后試樣的比電