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《昌吉学院》 2018年
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碳基超级电容器电极材料的制备及性能研究

闵雪梅  
【摘要】:超级电容器,一种介于电池和传统电容器的新型环保储能器件,具有高电容量、高充放电速度、较高的能量转换效率、更长更稳定的循环寿命、使用温度范围广以及绿色环保等优点受到更多的关注,被认为是一种很有前途的替代储能器件。本文以葡萄糖为基础通过高温碳化,制备了碳基材料,尝试通过掺杂的方式引入氮原子,提高材料的电化学性能。通过SEM、XRD和XPS方法对材料的形貌及结构进行分析和说明,运用电化学工作站对其电化学性能进行研究。(1)以葡萄糖为碳源,在氯化钠和氯化锌低共熔盐的作用下制备碳材料,后用KOH活化。通过电化学测试,活化后的碳材料有良好的倍率性能(10 mV s~(-1)到100 mV s~(-1),倍率性能为84.3%),电流密度由1 A g~(-1)到10 A g~(-1)时的比电容分别为127.4、120.6、116.7、111.5、104 F g~(-1),比电容的降低幅度很小,表明在电极中离子扩散速度快,电化学利用率良好。(2)以葡萄糖为碳源,三聚氰胺为氮源,碳化后加KOH活化。通过对比氮掺杂的碳材料活化后,在扫速为10 mV s~(-1)时,比电容为181.8 F g~(-1),扫速为100 mV s~(-1)时,比电容为115.8 F g~(-1),其倍率性能为63.7%。电流密度由1 A g~(-1)到10 A g~(-1)时,NC-KOH的比电容依次为207、189、178.8、166、143 F g~(-1)。(3)葡萄糖代替甲醛,与苯酚反应,制备葡萄糖基酚醛树脂,作为碳源,尿素作为氮源,氮的存在有利于提高超级电容器的电容性能。电化学测试表明,GP-800-KOH在电流密度由1 A g~(-1)到10 A g~(-1)时的比电容,为201、185.2、175.5、167、144 F g~(-1),其倍率性能为71.6%。
【学位授予单位】:昌吉学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TQ127.11;TM53

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