酚醛樹脂基多孔炭微球的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、太陽(yáng)能和風(fēng)能是最有前景的替代能源，然而兩者的間斷性特征阻礙了其大規(guī)模應(yīng)用，因此需要開發(fā)新型儲(chǔ)能設(shè)備。材料是儲(chǔ)能設(shè)備發(fā)展的關(guān)鍵，炭材料被認(rèn)為是新世紀(jì)最具前景的材料尤其是多孔炭材料，其多孔結(jié)構(gòu)及較大的比表面積能夠有效提高材料的電化學(xué)性能。相對(duì)于其他納米結(jié)構(gòu)，球形材料具有更高的體積能量密度。如何有效的制備成為了球形多孔炭材料發(fā)展的關(guān)鍵。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本論文提出了以乳液聚合技術(shù)為基礎(chǔ)，線性酚醛樹脂為碳源、硝酸銅為模板劑的多孔炭球的合

2、成方法。通過(guò)SEM、TEM、XRD、BET等一系列表征手段研究了樹脂微球的合成因素對(duì)最終炭微球形貌、結(jié)構(gòu)的影響，并通過(guò)恒流充放電、循環(huán)伏安和交流阻抗測(cè)試分析了孔徑分布對(duì)儲(chǔ)鋰和電容性能的影響。
　　詳細(xì)探究了固化溫度，固化劑用量，溶劑的種類，有機(jī)溶劑和油相的比例以及酚醛樹脂濃度等合成參數(shù)對(duì)酚醛樹脂微球形成的影響，并研究成球機(jī)理。探索結(jié)果表明最優(yōu)微球合成條件為:固化溫度為150℃，酚醛樹脂與固化劑質(zhì)量比為1∶0.14，乙醇和丙醇作為有

3、機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑和油相的體積比選擇1∶2或1∶3，酚醛樹脂的濃度不能太高或太低。
　　在正丙醇體系中，通過(guò)調(diào)節(jié)硝酸銅模板劑的量制備了具有不同孔徑結(jié)構(gòu)的多孔炭球，并分析了多孔炭球形貌、孔結(jié)構(gòu)對(duì)儲(chǔ)鋰性能的影響。結(jié)果表明隨著硝酸銅用量的增加，微球的結(jié)構(gòu)更加疏松中孔含量越高，其儲(chǔ)鋰性能和倍率性能也隨之提高。銅負(fù)載量最多的炭微球(HPCM-4)表現(xiàn)出最優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能:電流密度為50mA g-1時(shí)，首次可逆容量達(dá)585mAh g-1，循環(huán)70

4、次后，容量依然穩(wěn)定在480mAh g-1，在1Ag-1的電流密度下，其容量達(dá)200mAh9-1。
　　研究了在乙醇體系中硝酸銅模板劑的加入量和炭化條件對(duì)多孔炭球形貌、孔結(jié)構(gòu)及其電容性能的影響。結(jié)果表明隨著硝酸銅加入量的增多，BET比表面積呈增大的趨勢(shì)，孔徑分布也不同。BET比表面積最高(424m2/g)中孔含量最多并且微孔主要集中在0.8nm左右的HPCM-4表現(xiàn)出最優(yōu)異的電容性能:0.1A g-1的電流密度下循環(huán)600次電容值穩(wěn)