多级孔结构碳材料在超级电容器中的电化学性能研究

来源 :渤海大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:huanjian1012004
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超级电容器是在近代能源危机和环境问题日益加剧的大背景下诞生的一种新型储能器件,其电容值远超普通电容器,具有高循环寿命,高功率密度,支持高速充放电等优点,多孔碳是超级电容器最常用的一种电极材料。本论文通过调节活化方式和孔结构,制备了具有高比电容值和循环稳定性的多级孔结构碳电极材料,并对活化原理,活化过程和影响材料电容性能的因素进行了深入研究。1,以乌拉草为原料,对其进行炭化并使用氢氟酸溶液进行超声清洗,制备了一种包含微孔、介孔和大孔阵列的多级孔碳材料,材料的最高比表面积为724.33m2·g-1,电化学测试证明材料具有良好的双电层电容性能,在6 mol·L-1的KOH电解液中进行三电极测试得到182F·g-1(电流密度0.5A·g-1)的比电容值,在20A·g-1电流密度比电容值仍能保持116 F·g-1,倍率性能良好。此电极材料制作的双电极纽扣电容器经过10000次恒流充放电测试电容保持率为98%。2,以甲基橙(Methyl Orange)和三氯化铁为可降解模板,制备了聚吡咯纳米管导电聚合物,经炭化和KOH高温活化,制备了氮掺杂多孔碳纳米带,材料独特的二维带状结构,有利于电解液的扩散和电子传输,氮吸附测试证明材料是以微孔为主的多级孔材料,最高比表面积达到2492.57m2·g-1,X射线光电子能谱(XPS)测试证明氮元素在碳材料结构中存在多种含氮官能团,多级孔结构配合高比表面积与氮掺杂能够提供大量活性点位,明显提高碳材料电化学性能,在0.2A·g-1电流密度下,氮掺杂多孔碳纳米带电极材料的比电容值为348.2F·g-1,在1A·g-1恒流充放电循环测试中材料的电容保持率达到了99.9%(8000次循环),具备优异的循环稳定性。
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