碳基超級電容器一致性制備與性能研究.pdf

1、能源是人類賴以生存的基礎(chǔ)，隨著科技、人類生活以及生產(chǎn)活動(dòng)的高速發(fā)展，能源的需求量越來越大。傳統(tǒng)能源（尤其是化石類原料和燃料）因開采或利用而引起的環(huán)境問題日益凸顯。尋找新的可再生替代能源是維持人類可持續(xù)發(fā)展的唯一途徑，如何提高能源的利用效率？如何最大限度地利用低品位能源？一直是眾多科學(xué)家研究的重點(diǎn)課題。隨著太陽能、風(fēng)能和海洋能等間歇性綠色能源的發(fā)展，儲能技術(shù)在工業(yè)節(jié)能和新能源利用領(lǐng)域日益受到關(guān)注。儲能技術(shù)是能源科學(xué)技術(shù)中的重要分支，可解決

2、能量供求方面時(shí)間與空間不匹配的問題，從而可作為提高能源利用效率的有效手段。超級電容器作為一種介于傳統(tǒng)物理電容器和電池之間的一種新型儲能器件，具有充放電速度快、對環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，有希望成為本世紀(jì)新型綠色能源。
　　電極材料和電解液是超級電容器的主要組成部分，同時(shí)也是制約超級電容器性能的兩大關(guān)鍵因素，電極材料性能直接決定了超級電容器輸出性能的高低，電解液決定超級電容器的工作電壓，同時(shí)兩者的匹配性能也至關(guān)重要。活性炭是應(yīng)用

3、最廣的電極材料，而有機(jī)電解液常用于商用超級電容器。本論文針對超級電容器電極材料、電解液等因素對超級電容器電化學(xué)性能的影響進(jìn)行分析，通過一致性研究，制備了低內(nèi)阻、高容量、穩(wěn)定性高的超級電容器，通過電化學(xué)工作站及Land電池測試儀分析了活性炭超級電容器及石墨烯/活性炭超級電容器的性能。研究結(jié)果表明：
　?。?）超級電容器一致性制備研究。通過嚴(yán)格控制制備工藝流程，包括極片尺寸、加壓壓力，電極片在電解液浸泡時(shí)間，從中獲得最優(yōu)制備工藝：極片

4、直徑14 mm，不加壓，極片在電解液抽真空后浸泡60 h，再次抽真空后繼續(xù)浸泡12 h。一致性制備提高超級電容器性能的同時(shí)，減小了超級電容器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的差異。
　?。?）超級電容器的性能與活性炭比表面積、孔徑分布有密切關(guān)系，尤其是粒徑一致性、孔徑分布范圍決定超級電容器循環(huán)穩(wěn)定性。不同電解液適合不同的電極材料，四氟硼酸雙吡咯螺環(huán)季銨鹽/碳酸丙烯酯（SBP-BF4/PC）適應(yīng)于富含介孔、微孔的材料，如電容炭、韓國活性炭等，而四氟硼酸四乙

5、基銨鹽/碳酸丙烯酯（TEA-BF4/PC）更適應(yīng)孔徑在微介孔（2 nm左右）的材料，如日本可樂麗50F、80F等。
　?。?）石墨烯能夠顯著提高活性炭超級電容器性能。石墨烯具有獨(dú)特的二維空間結(jié)構(gòu)，良好的導(dǎo)電性能，石墨烯添加到80F活性炭超級電容器中充當(dāng)導(dǎo)電劑，電荷轉(zhuǎn)移電阻減小，比容量高達(dá)137.5 F·g-1，是純80F活性炭超級電容器的1.23倍。然而由于存在贗電容導(dǎo)致的化學(xué)反應(yīng)，內(nèi)阻增大，超級電容器循環(huán)穩(wěn)定性有所降低，提高制備