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随着化石能源等不可再生能源的日益枯竭及消耗过程中导致的环境污染日益严重,人们开始不断地开发新的能源和能源储存器件。超级电容器是一种新型储能器件,其性能介于电池与传统电容器之间,具有功率密度高、容量大、循环寿命长、经济环保等特点,在能源领域已得到广泛的应用。活性炭因导电性能良好、化学惰性、比表面积高和孔结构可控等优势,被视为超级电容器的一种理想电极材料,开发应用于超级电容器的活性炭材料具有重要的理论和实际意义。活性炭微球,一种形态规则的活性炭,当其用作超级电容器电极材料时,展现出特有的优势:球形更利于堆积、压实;球形表面有利于降低电解质离子在活性炭表面的流动阻力,减少超级电容器的内阻。 本文以苯乙烯、二乙烯苯为原料,采用分散聚合法制备了聚苯乙烯-二乙烯苯交联树脂微球,分析了聚合过程中交联剂、引发剂及分散剂对树脂微球的表面形貌和粒径的影响。树脂球再经磺化、碳化、KOH活化制得聚苯乙烯基活性炭微球,通过对碳化活化工艺的调控制备了一系列有不同孔结构的活性炭微球,微球粒径约为3.4μm。为将活性炭微球的孔结构与电化学性能相关联,以6 mol/L的KOH溶液作为电解液,自制的活性炭微球作为电极材料构成了对称型扣式超级电容器,并对它进行了系统的电化学测试,测定其电化学性能。在2 A/g的电流密度下充放电,计算得4种活性炭微球的比电容均在200 F/g以上,其中AC-3达269 F/g,且电流密度从1A/g增加到10 A/g,比电容的保持率都在93%以上,AC-4可保持98%以上,均显示出优良的倍率性能和大电流充放电性能;结合其孔结构特点分析,结果表明聚苯乙烯基活性炭微球构成的超级电容器的比电容随着微球0.7~1.5 nm范围内孔含量的增加而增加,呈线性关系,而更好的倍率性能,则依赖于1.5~3 nm范围内的孔。