碳?xì)饽z的微結(jié)構(gòu)控制及其在雙電層電容器中的應(yīng)用.pdf

1、雙電層電容器是一種介于電池和電容器之間的新型儲(chǔ)能器件，具有容量大，充放電迅速，電壓記憶功能強(qiáng)等特點(diǎn)，可以被用作各種輔助電源和電動(dòng)設(shè)備的發(fā)動(dòng)電源。目前國(guó)外對(duì)這方面已進(jìn)行了大量研究，已有產(chǎn)品化的設(shè)備出現(xiàn)，而國(guó)內(nèi)的研究剛剛起步，因此開展這方面的研究工作具有深遠(yuǎn)的意義。碳?xì)饽z是一種新型納米多孔導(dǎo)電材料，具有比表面積大(400～1100m2/g)、導(dǎo)電性能良好(～30S/cm)，因而是一種新型的雙電層電容器的電極材料。本文采用碳?xì)饽?/p>

2、膠為電極材料制作了雙電層電容器的模型器件。本課題得到上海市教委重點(diǎn)基金項(xiàng)目的資助。以間苯二酚和甲醛為原料，采用溶膠-凝膠法和超臨界干燥工藝處理制備有機(jī)氣凝膠，經(jīng)適當(dāng)?shù)奶蓟に囂幚淼玫教細(xì)饽z。TEM測(cè)試結(jié)果表明：通過(guò)控制溶膠-凝膠過(guò)程中水的量和催化劑的濃度，可以獲得不同微結(jié)構(gòu)的碳?xì)饽z。溶劑水的量可調(diào)節(jié)有機(jī)氣凝膠和碳?xì)饽z的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的疏密程度，催化劑濃度的高低控制著氣凝膠的結(jié)構(gòu)，當(dāng)催化劑濃度較高時(shí)(如R/C=50)，生成的有

3、機(jī)氣凝膠和碳?xì)饽z的微結(jié)構(gòu)呈“聚合物狀”，當(dāng)催化劑濃度較低時(shí)(如R/C=200、300)，生成的有機(jī)氣凝膠和碳?xì)饽z的結(jié)構(gòu)呈“膠體顆粒狀”； BET測(cè)試結(jié)果表明，有機(jī)氣凝膠碳化后比表面積有所增加，不同碳化溫度下的碳?xì)饽z的比表面積也不同，600℃碳化處理下制備的碳?xì)饽z的比表面積較大；相同配比濃度下，不同催化劑濃度的有機(jī)氣凝膠和碳?xì)饽z的比表面積也不一樣，“聚合物狀”結(jié)構(gòu)的氣凝膠的比表面積相對(duì)比“膠體顆粒狀”氣凝膠的比表面積

4、大。拉曼散射、X射線衍射、電子衍射等手段測(cè)試結(jié)果表明：碳?xì)饽z顆粒內(nèi)部存在有石墨化絲狀物，由碳化溫度的高低決定。低溫下測(cè)試了碳?xì)饽z的電導(dǎo)率，驗(yàn)證了其低溫輸運(yùn)機(jī)制為費(fèi)米能級(jí)附近的變程跳躍電導(dǎo)機(jī)制，常溫下其電導(dǎo)率的大小主要由其密度的大小決定；電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明碳?xì)饽z具有穩(wěn)定的電化學(xué)性能，是液體雙電層電容器的優(yōu)良電極材料。雙電層電容器的基本特征是容量大、內(nèi)阻較小，選擇合適的電極材料是個(gè)關(guān)鍵。結(jié)合微結(jié)構(gòu)測(cè)試和電導(dǎo)率測(cè)試結(jié)果