超级电容器碳复合电极材料的制备及性能研究.pdf

国内图书分类号: 学校代码: 10213 国际图书分类号: 密级:公开工程硕士学位论文超级电容器碳复合电极材料的制备及性能研究硕士研究生: 刘伟伟导师: 王进福高级工程师申请学位: 工程硕士学 科: 化学工程与技术所在单位: 理学院化学系答辩日期: 2011 年 6 月授予学位单位: 哈尔滨工业大学 Classified Index: : Dissertation for the Master Degree in Engineering PREPARATION AND PERFORMANCE STUDY ON POSITE FOR SUPER-CAPACITOR ELECTRODE MATERIALS Candidate : Liu Weiwei Supervisor : Wang Jinfu Senior Engineer Academic Degree Applied for : Master of Engineering Speciality : Chemical Engineering and Technology Affiliation : Department of Chemistry Date of Defence : June, 2011 Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 I 摘要超级电容器是一种新型的储能装置,具备充放电快、效率高、稳定性好等优点,是一种清洁的绿色能源,有很大的市场潜力。本文对超级电容器电极材料进行了实验研究,探讨了多孔碳材料作为超级电容器电极材料的电化学性能。本研究主要目的是制备高性能的多孔碳材料,能够使超级电容器具备稳定的性能。实验中制备了炭气凝胶、椰壳活性炭并对其改性、酚醛树脂基活性炭、石墨烯这几种碳材料,分别用于超级电容器电极材料,对电极活性物质进行红外吸收光谱、 XRD 、拉曼光谱、 BET 吸附测试、扫描电镜测试,对碳材料的结构和表面官能团表征。对超级电容器通过进行恒流充放电、循环伏安、循环性能测试来衡量其电化学性能的好坏,分析各种碳材料的结构和表面官能团的性质,结合电化学测试结果,分析结构性质对超级电容器电化学性能的影响。实验结果表明,通过溶胶凝胶法制备的炭气凝胶呈小球状,分布均匀,比表面积达到 2 /g ,10mA 时为 ,50mA 时为 ,适合大电流充放电,循环性能稳定;经浓 HNO 3对椰壳活性炭进行改性,增加了比表面积和表面官能团,在 10mA 时,比电容由 提高到了 ,增大了 %,性能稳定,循环寿命长;由 KOH 活化的酚醛树脂基活性炭在 10mA 时的比电容值是最大的,达到了 ;石墨烯用作超级电容器,内阻小,电流为 50mA 时,比电容为 ,适合大功率充放电。为改善超级电容器性能,降低成本,对碳材料复合,制备超级电容器。研究结果表明,石墨烯和酚醛树脂基活性炭复合后比容量比单纯的石墨烯有所提高, 其中比例为 2:1 的复合材料提高了 %, 1:2 比例的复合材料提高了 14 %,酚醛基活性炭/石墨烯复合材料用作超级电容器可以提高超级电容器的比容量,降低了生产成本,是可行的复合方式。关键词:多孔碳材料;超级电容器;石墨烯;循环性能哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 II Abstract Super-capacitor is a new kind of energy storage device and a clean of green energy, with quick charge and discharge, high efficiency, as well as good stability, a large market potential. A great deal of experimental research work on the super-capacitor electrode materials was performed to mainly discuss th