【摘 要】
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当前,由于能源危机与环境问题的直接相关,带来了世界范围内越来越多的清洁能源需求。为了解决可再生能源区域分布不均和能源不稳定的问题,开发更加环保,高性能的储能装置越来越备受关注。在这其中,双电层超级电容器（EDLC）是最有前途的储能设备之一,因为它们可以满足许多可再生能源应用条件下的储能需求。电极材料能够直接影响双电层电容器的化学性能,同时也会受到开发来源的众多影响,围绕电极材料的性能分析有很多,同
【基金项目】
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天津市教委研究项目（2018KJ117）；
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当前,由于能源危机与环境问题的直接相关,带来了世界范围内越来越多的清洁能源需求。为了解决可再生能源区域分布不均和能源不稳定的问题,开发更加环保,高性能的储能装置越来越备受关注。在这其中,双电层超级电容器（EDLC）是最有前途的储能设备之一,因为它们可以满足许多可再生能源应用条件下的储能需求。电极材料能够直接影响双电层电容器的化学性能,同时也会受到开发来源的众多影响,围绕电极材料的性能分析有很多,同时这也是未来的研究趋势。因此,本文以成本更为低廉,来源更为丰富的农林废弃物丁香花和莲蓬（无种子）作为电极材料的炭源,经过不同的制炭工艺制备了比表面积和孔径分布更为适合做为电极材料的生物质基活性炭,再经过进一步的等离子体改性,这是一种新颖而简便的炭电极改性方法,并且在之前的研究中并没有发现学者有相关介绍,其可以将N个活性位点插入生物质衍生的多孔炭中,制备出了电化学性能更为优异的炭电极材料。主要包括以下内容:以丁香花和莲蓬为炭源,KOH为活化剂,分别在活化步骤和升温速率上进行不同制炭工艺的控制变量。选取其比表面积最高,孔径结构更为合适的最优工艺产物,并将其进行5、10、15、20分钟的N2低温等离子体改性,增加了活性炭表面的官能团,并对改性过程进行了详细的介绍,以此制备了高性能的高比表面积的超级电容器用活性炭电极材料。随后进行对等离子体改性前后的活性炭材料进行扫描电子显微镜（SEM）分析,比表面积和孔隙结构（BET）分析,X射线衍射（XRD）分析,拉曼光谱（Raman）分析,X射线衍射电子能谱（XPS）分析,三电极体系下6 mol/L KOH电解质溶液中的电化学性能分析以及对称式超级电容器的电化学性能分析的原理和实际用途详细介绍。主要研究内容如下:农林废弃物丁香花和莲蓬分别通过KOH活化产生高达3040.3和2662.5 m~2/g的高表面积,并具有中孔为主的分级多孔炭。N2等离子体改性成功地增加了丁香花和莲蓬多孔碳上的含氮基团,相应的氮原子含量分别增加了10.2倍和3.6倍。作为超级电容器电极,丁香花和莲蓬多孔炭电极分别具有214.5 F/g和201.1 F/g的良好比电容,说明其非常适合作为电极材料。等离子体改性与电容提升直接相关,在6 M KOH电解液中0.5 A/g的电流密度下,最终实现的比电容高达342.5 F/g（增加59.7%）和332.1F/g（增加65.2%）。5000次循环后,材料的电容保持率分别为85.2%和95.4%。证明等离子体改性对超级电容器电极材料的电化学性能有显著效果。
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