超級電容器多孔炭電極材料的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級電容器作為一種新型儲能器件,具有對環(huán)境無污染、高能量密度、高功率密度、瞬間釋放大電流、高充放電效率、長循環(huán)壽命和寬使用溫度范圍等特點(diǎn)。超級電容器在電力、鐵路、綠色能源、軍品、航空航天領(lǐng)域的各種快速大功率啟動系統(tǒng)、無人值守與移動能源系統(tǒng)、后備電源系統(tǒng)等方面都有極其重要的應(yīng)用價值。超級電容器廣泛的應(yīng)用前景和潛在的巨大商業(yè)價值引起了各國政府和眾多研究者的關(guān)注。超級電容器的研究主要集中在高性能電極材料和電極的制備上。以檸檬酸制備的多孔炭材料

2、作為超級電容器電極材料,采用了循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗、X射線衍射、掃描電鏡、差熱等測試手段,對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能測試。通過這些研究工作,得到以下結(jié)論:
　　以檸檬酸為碳源,磷酸鋁為模板制備出了多孔炭材料,研究發(fā)現(xiàn)該材料的循環(huán)可逆性、導(dǎo)電性和比容量都較好,適合做超級電容器電極材料。進(jìn)一步研究了以檸檬酸與蔗糖、檸檬酸與糠醇、檸檬酸與糠醛為混合碳源所制備的炭材料。測試結(jié)果表明:由檸檬酸與蔗糖為混合碳源制備的炭材料,其比容

3、量達(dá)到90F/g,比檸檬酸與糠醇和檸檬酸與糠醛為混合碳源所制備的炭材料比容量都要高。
　　在檸檬酸體系中添加表面活性劑,當(dāng)檸檬酸為單一碳源時其最佳制備條件:檸檬酸:CTAB的摩爾比率為1:0.001,炭化溫度為800℃,炭化時間3h。其所制備的炭材料在5mv/s的掃描速率時得到比電容值為130F/g。當(dāng)以檸檬酸與蔗糖混合作為碳源時的最佳條件:檸檬酸:蔗糖:CTAB的摩爾比率為0.5:0.5:0.002,炭化溫度為800℃,炭化時間

4、3h,其所制備的炭材料經(jīng)測試在5mv/s的掃描速率時得到比電容值為132F/g。加入表面活性劑后,制備的碳材料有較好的循環(huán)特性、較好的導(dǎo)電性、較高的比容量,更適合做超級電容器電極材料。
　　在水熱環(huán)境下檸檬酸體系中制備的多孔炭材料的最佳條件:檸檬酸和蔗糖作為混合碳源,凝膠時間為18h,高壓反應(yīng)時間24h,反應(yīng)溫度150℃,炭化溫度為800℃,炭化時間為3h。其在5mv/s的掃描速率時得到最大比電容值為155F/g。并通過對比試驗,