分級結構多孔碳及其衍生物的超級電容性能研究.pdf

1、超級電容器作為一種新型高效的能量儲存和轉化裝置，擁有能量密度/功率密度高，充放電速度快，循環(huán)壽命長等諸多優(yōu)點，被廣泛地應用于電動汽車，內存?zhèn)浞菹到y(tǒng)，小型電子產品和能源管理系統(tǒng)等眾多領域。根據儲能機理的不同，超級電容器可分成兩大類：雙電層電容器和贗電容器。雙電層電容器通過在電極和電解液相接觸的界面上形成雙電層來儲存能量，他具有良好的導電性和出色的循環(huán)性能。贗電容器借助法拉第氧化還原反應儲存能量，具有異常高的比電容值，然而循環(huán)穩(wěn)定性相對較差

2、。常見的雙電層電容器電極材料主要由各類多孔碳材料組成，其方便易得，質輕，化學穩(wěn)定性好和環(huán)保等多種優(yōu)點使之得到了廣泛的應用。商業(yè)化的活性炭具有大的比表面積，但由于孔徑以微孔為主，導致電解液離子無法順利地通過，大量內表面上的活性位點得不到利用，嚴重限制了其電容性能。介孔具有適宜的孔徑和相對較高的比表面積。大孔結構有利于離子的擴散，然而低的比表面積又成為其一大軟肋。因此設計合成具有高的比表面積，優(yōu)越多孔性的分級結構多孔碳電極材料正成為研究的熱

3、點。本論文以分級結構多孔碳材料為研究對象，采用不同的方法制備了一系列具有高比表面積，均一孔徑分布和高的孔容的分級結構多孔碳及其衍生物材料。同時，運用SEM、TEM、N2吸附-脫附等手段對分級結構多孔碳材料的性質結構進行了表征，并借助電化學工作站研究了其超級電容性能。具體的研究內容如下：
　　1、以葡萄糖為碳源通過水熱法制得葡萄糖碳球，再借助ZnCl2活化處理得到擁有發(fā)達孔結構的多孔碳球。以上述多孔碳球為模板，填充進Ni(NO3)2

4、，經高溫煅燒除模板后得到擁有高比表面積和優(yōu)越孔隙的多孔NiO電極材料，并研究了其超級電容性能。
　　2、以酚醛樹脂球為碳源，ZnCl2為活化劑經過一步高溫碳化/活化處理，制備得到具有高比表面積、均一介孔孔徑和較大孔容的介孔活性碳納米球，并研究了其質量比電容，倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性等電化學性能。
　　3、以葡萄糖為碳源，三聚氰胺為氮源和發(fā)泡劑，經高溫吹制得到微米級別的片狀碳材料，再采用KOH活化進行造孔，最后得到具有分級的微孔/