超級離子電容器復合碳氣凝膠電極特性的研究.pdf

1、該文選用碳氣凝膠和氧化鎳的復合材料作電極材料,研究了材料制備,結構和性能,以及影響電容器性能的因素、贗電容形成機理.研究的主要內容如下:1.用Sol-gel法合成RF復合氣凝膠,經過丙酮置換、二氧化碳超臨界干燥、碳化等過程制得氧化鎳/碳復合氣凝膠.采用低溫N2吸附、紅外光譜、X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡和小角X射線衍射研究了復合碳氣凝膠的組成和結構.2.在擴散限制簇凝聚(DLCA)模型的基礎上,考慮溶膠粒子的密度和能量分布對凝膠化過程

2、的影響,建立了關于復合氣凝膠分形結構生長機制的溶膠活性粒子模型.采用計算機模擬了RF凝膠的溶膠—凝膠反應全過程,從理論上研究RF氣凝膠反應機理.RF氣凝膠是以分形方式生長的納米多孔材料,同密度的凝膠分形維數大致相等.在低活化能條件下,凝膠呈網狀生長,膠體均勻性較好.3.采用復合碳氣凝膠作為超級離子電容器的電極材料,研究了催化劑用量、氧化鎳含量、干燥方式、碳化溫度對復合碳氣凝膠電極電容和等效串聯電阻等性能的影響.結果表明:當碳化溫度在70

3、0-900℃之間,隨著碳化溫度升高,復合碳氣凝膠電極比電容減小;隨著催化劑用量增加,比電容量增大;在一定范圍內,隨著氧化鎳在復合碳氣凝膠中質量百分含量的增加,比電容量基本呈線性增加.當氧化鎳的百分含量達到10％,比電容量為162F/g.當氧化鎳的百分含量達到40％,比電容量為260F/g,其等效串聯電阻在氧化鎳質量百分含量不超過30％時,等效串聯電阻較小且變化不大.4.從循環(huán)伏安曲線可知,在低頻下,超級離子電容器是一種具有高度可逆性的電