论文部分内容阅读
超级电容器是一种具有较大比功率密度的电化学储能装置,它是目前填补蓄电池和传统电容器之间空白的重要器件,在新能源相关领域有很大的发展前景。而活性炭是已经商业化的用于超级电容器的重要的电极材料。随着超级电容器的日益发展,可通过对活性炭电极材料的多孔结构调控和表面化学调控来改善其电化学性能,为了进一步发展高性能超级电容器电极,本文研究了基于废弃人造板的高性能炭电极的制备工艺和改性方法,并深入探究了样品基本性质与其电化学性能之间的关系。以废弃刨花板为原料,KOH为活化剂在不同活化温度和活化剂用量的条件下制得一系列不同制备条件的含氮活性炭。其中,在碱炭比为3,活化温度为800℃下制得的活性炭样品比表面积(1204m2/g)和氮含量(2.07wt.%)较为均衡,表现出最高的质量比电容,在电流密度0.05 A/g下测得的比电容量为181 F/g,这主要归因于双电层电容和法拉第赝电容的协同作用。另外,氧、氮共掺杂活性炭是用磷酸对上述废弃人造板基含氮活性炭做了进一步的改性处理,经4 M H3PO4处理的样品比表面积(1360 m2/g)虽然比经2 M H3PO4处理的样品比表面积(1433 m2/g)小,但其具有更大的质量比电容(235 F/g)。因为表面化学特性尤其是含氧、含氮官能团对改善电容性能和电解质离子对孔隙的利用率极为重要。最后,多孔活性炭-石墨烯复合物是由氧化石墨烯和炭化物的混合物在KOH活化作用中经800℃高温热解所得。氧化石墨烯与炭化物的质量比、KOH的用量对复合物的基本性质和电化学性能都产生很大的影响,结果表明当炭化物与氧化石墨烯用量比为4,KOH与炭化物、氧化石墨烯质量之和比为4时制得的活性炭-石墨烯复合物具有最佳的电化学性能,以此作为对称超级电容器电极,在7 M KOH电解液中,电流密度0.05 A/g下测得的比电容量为213 F/g。