高性能超级电容多孔碳的制备及应用

发布时间：2023-04-29 05:24

　　超级电容器是在多孔碳和金属氧化物等高比表面积电极和电解液界面上进行充放电的一类特殊电容器。它们遵循着与传统电容器一样的基本储能原理,具有远远高于传统电容器的比电容,非常适合能量的快速储存与释放。凭借其功率密度高、充放电速度快、循环寿命长、耐候性强和安全环保等优点,超级电容器在储能领域具有广泛的应用前景。但是相对于电池,超级电容器的成本较高而能量密度较低,成为制约它更广泛使用的瓶颈。由超级电容器的能量公式E=1/2 CV2可知,它的能量密度主要由活性材料的自身电容和电容器的电压窗口决定。一方面,我们可以通过诸如活化的方法优化电极材料的多孔性来提高其双电层电容;也可以引入赝电容来提高材料的储能性能。另一方面,我们可以拓宽电容器的工作电压窗口来有效提高能量密度。一般的研究策略是使用有机电解液或者是离子液体来代替基于水溶液的电解质,从而加宽电压窗口。改善现有的活性电极材料,开发新材料,是当前超级电容器研究的主要方向之一。目前国产的超级电容多孔碳,大多制备繁琐,性能尚待优化,难以实现经济量产和规模化应用。因此,运用简单方法制备高性能的超级电容多孔碳材料具有重要的理论和现实意义。本论文主要工作总结...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器概述
        1.2.1 超级电容器构造
        1.2.2 超级电容器优点
        1.2.3 超级电容器的分类及储能原理
    1.3 影响超级电容器性能的主要因素
        1.3.1 电极材料
        1.3.2 电解液
    1.4 常用制备多孔碳方法的概述
        1.4.1 物理活化法
        1.4.2 化学活化法
        1.4.3 水热法
        1.4.4 熔融盐法
    1.5 课题研究意义及内容
        1.5.1 课题研究意义
        1.5.2 课题研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验药品和仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 表征技术
        2.2.1 热重分析(TGA)
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.4 X射线粉末衍射(XRD)
        2.2.5 拉曼光谱(Raman)
        2.2.6 X射线光电子能谱(XPS)
        2.2.7 N₂吸脱附曲线测试
    2.3 电化学测试方法
        2.3.1 电极制备
        2.3.2 超级电容器组装
        2.3.3 循环伏安测试(CV)
        2.3.4 恒流充放电测试(GCD)
        2.3.5 交流阻抗测试(EIS)
第三章 一步碳化法制备蔗糖基多孔碳及其电化学性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 蔗糖多孔碳的制备
        3.2.2 多孔碳的表征
        3.2.3 电极制备及超级电容器的组装
        3.2.4 超级电容器的电化学性能测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 表征结果
        3.3.2 蔗糖多孔碳的电化学性能
        3.3.3 高电压窗口下的电化学性能
    3.4 本章小结
第四章 松果基多孔碳的制备及电化学性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 松果多孔碳制备
        4.2.2 多孔碳的表征
        4.2.3 电极制备及超级电容器的组装
        4.2.4 超级电容器的电化学性能测试
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 表征结果
        4.3.2 松果多孔碳的电化学性能
    4.4 本章小结
第五章 全文总结与课题展望
    5.1 全文总结
    5.2 课题展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
浙江师范大学学位论文诚信承诺书



本文编号：3805255