超級電容器碳基材料的制備和電化學(xué)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(xué)超級電容器在移動通訊、信息技術(shù)、航天航空和國防科技等領(lǐng)域的不斷應(yīng)用,超級電容器越來越受到人們的關(guān)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(yīng)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(diào)研,緊跟該領(lǐng)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(fù)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(xué)研究手段相結(jié)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(chǔ)。主要研究內(nèi)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(xué)性能的影響。并用循環(huán)伏安、恒流充放電和電化學(xué)

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(xué)性能。結(jié)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(xué)阻抗等測試手段比較了不同條件下活化的碳材料電化學(xué)性能。研究結(jié)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(xué)性質(zhì),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(fù)合材料,考察了不同碳鎳比的復(fù)合材料的電化學(xué)性