石墨烯基超級電容器：電極材料制備及儲能機理研究.pdf

1、超級電容器作為一種綠色儲能器件,其性能主要依賴于電極材料。石墨烯作為sp2雜化碳質(zhì)材料的基元單位,具有獨特的二維結構和優(yōu)異的物化特性,使得其在超級電容器領域具有巨大的應用潛力。盡管目前石墨烯的結構特征和物化性質(zhì)可以得到有效調(diào)控,然而其作為超級電容器電極材料的實際比電容均與理論值存在一定差距,能量密度偏低。針對這些不足,本論文主要以石墨烯基碳質(zhì)材料作為超級電容器電極材料,探討其電化學儲能機理,可控構建結構獨特的電極材料,使其性能得以優(yōu)化,

2、組裝高性能超級電容器。
　　在石墨烯基碳質(zhì)電極材料儲能機制方面:(1)論文以兩種極限結構石墨烯基碳質(zhì)材料作為模板電極材料,考察了它們在水系電解液中的電化學特性,提出表面化學是影響完全外表面無孔炭電化學性能的決定因素,孔結構決定了完全內(nèi)表面微孔炭的電化學行為,孔結構和表面化學協(xié)同影響其電容特性。(2)全面考察了微觀結構、比表面積和含氧官能團對層次孔石墨烯宏觀體電化學性能的影響,通過提高電極材料表面含氧官能團的濃度,可增加電極材料的親

3、水特性,降低電解質(zhì)離子的擴散阻力,提高電極材料的比電容和倍率性能。
　　在超級電容器電極材料可控制備及應用方面:(1)以結構致密但孔隙發(fā)達的高密度多孔石墨烯宏觀體直接作為超級電容器電極材料,其表現(xiàn)出超高體積比電容,并組裝了高體積能量密度超級電容器。依據(jù)相同的脫水機制,以石墨烯宏觀體作為支撐骨架,均勻負載金屬氧化物納米粒子,利用溶液浸漬法制備了超高密度的RuO2/石墨烯復合宏觀體,二者的協(xié)同儲能效應確保了該復合材料具有超高體積能量密