水系碳基超級電容器的制備與性能研究.pdf

1、在環(huán)境問題日益受到重視的今天，電動汽車，光伏電站，風(fēng)能發(fā)電等應(yīng)運(yùn)而生，各國政府以及研究機(jī)構(gòu)積極投資與研究各種新型的儲能裝備。超級電容器，又叫雙電層電容器、電化學(xué)電容器是一種基于電極/溶液界面電化學(xué)過程的新型儲能裝置，它具有充放電時間短、充放電壽命長、功率密度高、使用溫度范圍寬等特點(diǎn)。超級電容器（supercapacitor）與常規(guī)電容器不同，它的容量可以達(dá)到法拉級甚至數(shù)千法拉，因此也稱為超大電容器（ultracapacitor）。它不僅

2、可以快速充放電，而且功率密度也非常大，兼有常規(guī)電容器與充電電池的一些性能，是一種介于充電電池與傳統(tǒng)電容器之間的新型能源器件。近年來已有碳基超級電容器成功運(yùn)用在電動汽車上，開展超級電容器的研究對解決能源與環(huán)保問題和電動汽車事業(yè)的發(fā)展具有重大意義。本文對超級電容器的概況與應(yīng)用進(jìn)行簡單介紹，對實(shí)驗(yàn)室制備扣式超級電容器的工藝和測試方法進(jìn)行探討，對活性炭、石墨烯和碳-氧化鉬復(fù)合材料等碳基材料作為超級電容器電極材料在水系電解液中的電化學(xué)性能進(jìn)行研究

3、。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用經(jīng)過硝酸處理的活性炭作為電極材料分別在硫酸銨、硫酸鋰、硫酸鈉、硫酸鉀、氯化鉀和氫氧化鉀六種中堿性電解液中的電化學(xué)性能進(jìn)行研究。研究表明，處理活性碳材料在堿性電解液中獲得了最好的電容性能，而在中性鹽電解液中，硫酸銨和硫酸鋰較好，而硫酸鈉電容特性最差，主要是因?yàn)殁c離子在水溶液中形成水合鈉離子，離子半徑比較大，造成比電容比較小，離子遷移阻抗也最大，但其在這幾種電解中循環(huán)穩(wěn)定性最好。⑵采用氧化還原法制備了

4、片狀石墨烯，研究表明，在石墨烯的還原過程中添加一定量的氯化鉀能有效使其保持片層狀，能有效提高石墨烯的比電容。對氯化鉀的作用機(jī)理進(jìn)行了分析，主要是因?yàn)樘砑勇然浐笱趸┍砻娴暮豕倌軋F(tuán)能與鉀離子作用，而隨著氯化鉀的加入溶液的浮力也明顯增加，進(jìn)一步減少了石墨烯的結(jié)塊。對制備的石墨烯進(jìn)行電化學(xué)性能測試，研究表明，保持片狀的石墨烯能形成更多的有效雙電層，比電容要比結(jié)塊的石墨烯大很多。⑶制備了新型的納米顆粒接枝納米棒的碳-氧化鉬復(fù)合物，對該復(fù)