生物质碳基复合电极材料在超级电容器中的应用

来源 :黑龙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiajia0321
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本论文分别阐述了以网状丝瓜络为碳源,制备高性能多孔碳材料用于超级电容器电极材料、生物质多孔碳材料与MnO2复合在非对称超级电容器中的应用、及红茶菌为碳源作超级电容器电极材料的研究。对环境友好、廉价、可再生的生物质碳材料作为超级电容器电极材料是当前的研究热点,本文中以丝瓜络为碳源,在经过碳化和活化后制备了具备大比表面积,并且有大量、分级、尺寸均一、分布均匀、相互连接的孔隙结构的材料,其孔径及比表面积均可通过活化温度进行调节。在活化温度为800℃时,其电容值在1 A g-1的电流密度下可高达304 F g-1,并有良好的稳定循环性。在组装成对称双电层电容器后,在水系和有机体系中,能量密度分别达10和64.4 Wh Kg-1,功率密度分别为500 W Kg-1和11.3 kW Kg-1。以丝瓜络为碳源,复合金属氧化物MnO2,并对其掺氮以制备高性能非对称超级电容器。在本论文中,通过简单的一步水热法,将棒状MnO2负载到以丝瓜络为碳源的多孔碳上,另一部分将N元素掺杂到以丝瓜络为碳源的多孔碳内部和外部。将这两种材料进行组装,构成非对称超级电容器。这种电容器的电势可达1.8 V,并有良好的电容值。在1 A g-1条件下电容值可达78.2 F g-1,能量密度高达34.7 W h kg-1,功率密度高达到26.8 kW kg-1,并且具有良好的循环稳定性。以红茶菌为碳源制备碳材料,通过对其进行预碳化、活化及再煅烧,不仅在其外部形成大量的孔洞结构,而且在内部也行成了一定的孔洞。这些孔结构分布均匀,并且结合自身的网状结构,更加适合离子的运输与传递,适合做为电极材料。经测量,证明其具有较好的电容性,其电容值可达到167 F g-1,并且有良好的稳定性。
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