結(jié)構(gòu)調(diào)控與氧化還原型電解液添加劑對炭基超級電容器性能研究.pdf

1、化石能源枯竭和全球氣候變暖使人們對可再生能源的利用日益重視，大力發(fā)展清潔能源汽車也成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。高效的能量儲存和轉(zhuǎn)換技術(shù)是可再生能源利用和發(fā)展電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一。超級電容器(supercapacitors)也稱電化學(xué)電容器。由于具有功率密度高、循環(huán)壽命長、能瞬間大電流快速充放電、安全、無污染等特點，超級電容器引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，成為當前化學(xué)電源領(lǐng)域的研究熱點之一。本論文主要利用模板炭化法制備多孔納米炭材料，深入考察了

2、炭化溫度和氫氣的平衡關(guān)系對炭材料性能的影響。利用多功能模板劑控制合成分級多孔炭材料，并通過引入一系列不同的氧化還原添加劑進一步提高超級電容器的電化學(xué)性能，對其機理進行深入研究。具體內(nèi)容如下:
　　1.通過模板炭化法合成氮摻雜片狀炭材料，其中二苯氨基脲和MgCl2·6H2O分別作為碳源和模板。合成出的氮摻雜炭材料是非晶的炭材料，并且炭材料擁有高比表面積和孔容。更重要的是，向1mol L-1H2SO4電解液中加入氧化還原添加劑對羥基苯

3、甲酸（HBA）、3，4-二羥基苯甲酸（DHBA）、3，4，5-三羥基苯甲酸(THBA)時，超級電容器的比電容和能量密度都有很大的提高。和傳統(tǒng)的H2SO4電解液相比，加入HBA后，超級電容器的比電容提高了1.57倍。另外，和H2SO4電解液相比，加入DHBA后，超級電容器的比電容提高了3.18倍。這是因為HBA和DHBA在電解液中發(fā)生了可逆的氧化還原反應(yīng)，在氧化和還原的過程中分別得失一對電子質(zhì)子和兩對電子質(zhì)子。但和HBA以及DHBA相比，

4、THBA的氧化還原反應(yīng)是不可逆的。除此之外，HBA和DHBA的氧化還原過程均屬于擴散控制。
　　2.孔隙率和石墨化程度之間的平衡關(guān)系對電極材料的電容性能方面有著至關(guān)重要的作用。通過調(diào)整炭化溫度和用氫氣處理的方法，這一問題得到了解決。結(jié)果表明，在氫氣的環(huán)境下，炭化溫度為800℃時是獲得具有較高表面性能和低石墨化程度炭材料的最佳條件。此外，通過分析炭材料的表面性能可以發(fā)現(xiàn)氫氣和高溫的共同作用能夠?qū)е绿坎牧媳砻娴暮豕倌軋F明顯下降。但在