超電容儲(chǔ)能材料的制備及非對(duì)稱(chēng)電容器的組裝.pdf

1、超級(jí)電容器是一種新型的儲(chǔ)能設(shè)備，因其成本比較低廉，生產(chǎn)的方法簡(jiǎn)單高效，生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保，電化學(xué)性能優(yōu)越，使用壽命較長(zhǎng)的特點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注。超級(jí)電容器彌補(bǔ)了電池與比傳統(tǒng)電容器的不足，提供了高的能量密度和功率密度，在電動(dòng)汽車(chē)、便攜式電子設(shè)備、備用電源等方面得到了廣泛的應(yīng)用。本文制備了油茶果殼活性炭、Ni/Al水滑石、摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素、四氧化三鈷電極材料。通過(guò)SEM、XRD、TEM、HRTEM、氮?dú)馕摳綔y(cè)試、XPS和電化學(xué)測(cè)試等技術(shù)

2、方法，對(duì)材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了探究。
　　(1)成功制備了油茶果殼活性炭(C-AC)，首先對(duì)油茶果殼進(jìn)行炭化，然后采用微波活化。同時(shí)通過(guò)水熱法合成了Ni/Al水滑石(Ni/Al LDHs)，合成方法方便簡(jiǎn)單且不需要使用模板。因其獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)，兩個(gè)材料均表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，在6 M氫氧化鉀溶液中，油茶果殼活性炭的比電容達(dá)243 F/g，Ni/Al水滑石的比電容達(dá)2163 F/g。以油茶果殼活性炭為負(fù)極材料，Ni/A

3、l水滑石為正極材料制作的非對(duì)稱(chēng)超級(jí)電容器測(cè)試的比電容達(dá)97 F/g，在1.7V的電勢(shì)窗口下能量密度達(dá)28.6 Wh/kg，循環(huán)2000圈后比電容仍保持87％。循環(huán)2000圈后還可點(diǎn)亮一個(gè)LED燈，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　(2)我們將細(xì)菌纖維素插入到石墨烯層后摻氮成功制得了摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素(N-rGO@CNF)。同時(shí)我們通過(guò)一種簡(jiǎn)單、環(huán)保、高效的方法合成了四氧化三鈷。兩種材料都表現(xiàn)出高的比電容，其中摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖

4、維素在6M的氫氧化鉀溶液中的比電容高達(dá)340 F/g，四氧化三鈷的比電容也達(dá)到了857 F/g，同時(shí)具有很好的穩(wěn)定性。我們以摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素為負(fù)極材料，四氧化三鈷為正極材料，6M的氫氧化鉀溶液為電解液制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的超級(jí)電容器。因正負(fù)極的協(xié)同作用，電容器具有較好的電化學(xué)性能。電勢(shì)窗達(dá)1.7 V，在1 A/g電流密度下的比電容達(dá)到80 F/g，在36 kW/kg功率密度下的能量密度為24.1 Wh/kg，并且在循環(huán)1000圈后電容