超级电容器用碳质多孔材料的制备及其电化学性能

【摘要】：超级电容器作为一种新型储能器件,逐渐成为研究热点,其中碳质电极材料是决定超级电容器性能的关键因素。本文采用水蒸气活化法、模板法、水热法制备出不同孔结构的碳质多孔材料,并考察了其在无机电解液(KOH)体系中的电化学性能。 以椰壳炭化料为原料,采用水蒸气活化法,在水蒸气流量为1.25mL/min、900℃时活化1h,所制椰壳炭的比表面积、微孔孔容分别为1325m2/g、0.5cm3/g。由该样品制得的电极,在电流密度为0.1A/g充放电时,比电容为135F/g。 以间苯二酚和甲醛为前驱体,金属有机络合聚合物(MOCP)作模板,Na2C03为催化剂,制得一种片状中空结构的层次孔多孔炭。当模板用量为3.5g,预聚合温度为25℃老化时间为5天时,所制材料的比表面积、总孔容分别为1921m2/g和1.74cm3/g。该电极材料在0.1A/g充放电时的比电容为155F/g；当电流密度提高到10A/g时,电容保持率达87%。 以葡萄糖为碳源,采用水热法,合成出比表面积、总孔容分别为1850m2/g、1.35cm3/g的中孔炭微球(MCM)。当在比表面积为3200m2/g的超级活性炭(HSAC)中添加20%的MCM后,复合电极的大电流充放电性能得到明显改善。其中,在0.1A/g充放电时,比电容为272F/g；当电流密度增大到15A/g时,电容保持率达81%。这是由于当MCM添加到HSAC中时,其独特的中孔结构及相对较小的粒径,可以提高电极的电子导电性和减小电解液离子在电极内的扩散阻力,从而提高复合电极的大电流充放电性能。