多孔炭的制備及其在不同電解質(zhì)體系的電容性能研究.pdf

1、超級電容器作為一種新型儲能元件，兼具了電容器高功率和電池高比能的優(yōu)勢，具有功率密度高，循環(huán)壽命長，安全環(huán)保等優(yōu)勢，近年來被廣泛應用在電動車動力系統(tǒng)，智能電網(wǎng)，軍事，航空航天等方面。電極材料和電解質(zhì)作為超級電容器的重要組成部分，其開發(fā)研究是推動整個超級電容器行業(yè)發(fā)展的重要因素，主要包括電極材料的設計合成，電解質(zhì)離子與電極材料孔尺寸的匹配，以及電解質(zhì)的開發(fā)等方面的研究。因此，研究不同電解質(zhì)體系孔結(jié)構(gòu)對多孔炭電容性能的影響，合成適用于不同電解

2、質(zhì)體系的電極材料具有重要意義。本文研究了凝膠電解質(zhì)體系和離子液體體系下孔結(jié)構(gòu)對多孔炭電容性能的影響，并以殼聚糖為碳源，制備了多孔炭材料，研究了其在凝膠電解質(zhì)和離子液體電解質(zhì)下的電化學性能。具體包括以下兩個方面:
　　(1)以實驗室自合成的比表面積相近，孔結(jié)構(gòu)不同的兩類不同系列炭材料作為電極材料，考察了在凝膠電解質(zhì)和離子液體電解質(zhì)體系下孔結(jié)構(gòu)對多孔炭電容行為影響。實驗表明在凝膠電解質(zhì)體系下微孔-介孔炭在相同電流密度下比電容值高于微孔

3、炭，表明微孔-介孔孔道會有效提升電解質(zhì)離子在材料內(nèi)部的擴散能力，進而提高電化學性能;在離子液體電解質(zhì)體系中，同樣微孔-介孔炭在相同電流密度下比電容值高于微孔炭;且當電極材料孔徑為4 nm時，在0.5 A g-1電流密度下具有最高的比電容值，表明孔徑為4 nm時有利于離子液體電解質(zhì)體系下雙電層的形成;當孔徑大于4nm時，比較大的介孔利于提高電容器的動力學過程，具有最優(yōu)異的倍率性能。
　　(2)以殼聚糖作為碳源與氮源，F(xiàn)127作為軟模

4、板膠束，殼聚糖中的-OH通過與F127中聚環(huán)氧乙烷段的氫鍵作用附著在表面活性劑膠束表面，而在水熱過程中帶正電的殼聚糖與帶負電的氧化石墨烯通過靜電作用相復合，除去模板得到氮自摻雜多孔炭材料。該材料介孔孔徑在3-4 nm范圍，離子液體電解質(zhì)離子在材料孔內(nèi)形成雙電層結(jié)構(gòu);炭材料骨架中含有還原氧化石墨烯，一方面作為結(jié)構(gòu)導向劑，形成相互貫通的孔結(jié)構(gòu)能夠有效的縮短電解液的傳輸路徑，另一方面提高了材料的導電性。其在離子液體電解質(zhì)體系，0.5 Ag-1