片狀多孔碳材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控及電化學性質(zhì)研究.pdf

1、碳材料具有良好的導電性和機械性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及形態(tài)豐富等特點，可以在鋰離子電池和超級電容器等高效儲能器件中構(gòu)筑能量儲存和輸運網(wǎng)絡(luò)，從而發(fā)揮著不可或缺的重要作用。片狀多孔碳材料的可控制備是增加碳基材料的儲能活性位點、構(gòu)筑更加高效便利的電荷傳輸通道的重要途徑，也是進一步提高儲能器件功率密度和能量密度的重要手段。本論文針對當前儲能電極材料存在的問題，結(jié)合碳材料在鋰離子電池和超級電容器中發(fā)揮的作用，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計和可控制備，獲得一系列具有高效離子傳

2、輸通道和導電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的片狀多孔碳基材料，并將其應(yīng)用于高效儲能器件中；在此基礎(chǔ)上發(fā)展了多種片狀多孔碳材料的制備方法，并對其形成機理進行分析闡釋，從而實現(xiàn)了片狀多孔碳材料微觀結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控。
　　針對高比容量錫基材料用作鋰離子電池負極存在導電性差和充放電過程中的體積效應(yīng)等問題，制備了碳包覆空心錫與石墨烯雜化材料，通過利用各組分之間的協(xié)同效應(yīng)實現(xiàn)了錫基雜化材料電化學性能的優(yōu)化，其首次可逆容量達922.7 mAh g-1，經(jīng)50次循環(huán)后容

3、量保持率為71.5％。
　　研究并發(fā)展了片狀多孔碳材料的三種制備方法：一步碳化法、直接活化及模板法。通過一步碳化處理生物質(zhì)獲得高比表面積的片狀多孔碳材料。改變碳化溫度即可對孔結(jié)構(gòu)進行有效調(diào)節(jié)，適用于不同的電解液體系。BCY-800在6 M KOH電解液體系下比容量高達216 F g-1，其在20 A g-1下的容量保持率為0.5 A g-1時的84%；BCY-900在離子液體體系中290 W L-1時對應(yīng)的體積能量密度為64.6

4、Wh L-1，在3065 W L-1時體積能量密度仍高達34 Wh L-1。
　　通過直接活化法實現(xiàn)片狀層次孔碳材料的可控制備。通過改變活化路徑實現(xiàn)了球形低聚物向片狀層次孔碳材料的轉(zhuǎn)變，并探討了其形成機理。球形低聚物的表面化學、活化溫度和活化劑的添加量對結(jié)構(gòu)的形成非常重要。片狀層次孔碳具有大比表面積（2633 m2 g-1）和相互貫通的多層級孔結(jié)構(gòu)等特征，在100 A g-1的大電流密度下其容量仍達184 F g-1，為0.5 A