论文部分内容阅读
超级电容器具有超高的功率密度和超长的循环寿命等独特性能，在电动汽车、新型轨道交通、太阳能与风力发电、智能电网等领域具有巨大的发展潜力。本文基于多孔炭材料的双电层储能基本原理，针对决定其电容储能性能的核心材料——电极材料和有机电解液，开展了制备与电化学性能研究，并对多孔炭/电解液的界面结构进行了探讨。 采用实验室自制的双螺环季铵盐和碳酸丙烯酯为溶剂配置了SBP-BF4/PC电解液(1.5molL-1)，其具有高的电导率(16.96mScm-1)、宽的电化学窗口(≥5.2V)，应用于普通活性炭(PCT-21)电极时获得比传统电解液TEMA-BF4更高的储能特性，其获得高达120Fg-1的比电容、31.5Whkg-1的高比能量与6938.7Wkg-1高比功率，并具有高耐电压性能(≤3.2V)。 以中间相炭微球(MCMB)为前驱体，采用低温氧化-KOH化学活化工艺制备了活化MCMB(A-MCMB);采用XRD、SEM、TEM对其晶体结构、形貌、微结构进行了表征;采用GCD、CV、EIS研究了不同碱炭比所制备A-MCMB在TEMA-BF4/PC电解液（1.0mol/L）中的电容特性。结果表明:随着碱炭比的增加，A-MCMB结构的破坏程度增加;A-MCMB电极具有良好的耐电压性能，即使充电电压提高到3.75V，充放电曲线仍能保持良好的线性，其中A-MCMB-4得到了的放电比电容值最高，达到20Fg-1。 采用低温氧化-热还原工艺制备了微膨化的H-MCMB，实现了对MCMB石墨微晶层间距在狭小范围（0.3388nm-0.6825nm）的有效调控。H-MCMB电极在1.5molL-1SBP-BF4/PC电解液中发生了“电化学”活化过程，放电比电容随充电电压的提高而增加。工作电压为3.2V时，放电比电容高达95Fg-1，并表现出良好的稳定。电化学测试结果表明:初步的实验结果验证了双炭电极“离子插层”电池/电容器体系设计的正确性和可行性，并首次提出了一种“非经典”双电层模型。