车载超级电容器用高性能稻壳基活性炭工业化的可行性研究

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1、车载超级电容器用高性能稻壳基活性炭工业化的可行性研究IndustrializationExploringStudyonRiceHusk-BasedActivatedCarbonwithHighPerformanceCapacitanceforon-BoardSupercapacitors作者姓名：李阳专业名称：物理化学指导教师：黄卫民副教授学位类别：硕士答辩日期：2015年6月5日论文题目：车载超级电容器用高性能稻壳基活性炭工业化的可行性研究作者：李阳指导教师：黄卫民副教授林海波教授专业：物理化学摘要本

2、文以农业废弃物生物质稻壳为原料，利用碱活化制备了稻壳基电容炭，围绕着稻壳基电容炭工业化所面临的实际问题，研究了酸处理条件对稻壳基电容炭中无机盐成分的影响，碳化物粒径和稻壳基电容炭粒径与制备的电容炭其性能的关系，工业级活化剂与试剂级活化剂对电容炭性能的影响，在此基础上设计了一个工业化方案。研究表明，盐酸能有效去除电容炭中一些金属氧化物等杂质，经过盐酸处理的电容炭具有快速的电流响应能力，有着较小的等效串联电阻（ESR）。采用KOH活化法制备出的稻壳基电容炭经过盐酸处理，在6M的KOH电解液中，5mV-1∙s

3、的扫速下，充放电曲线呈现出良好的对称性，表现出典型的双电层电容性能，在电流密度15A-1-1∙g相对于0.5A∙g时，经过盐酸处理的电容炭其比电容值仅下降了10%，而未经过盐酸处理的电容炭比电容值下降了29%，说明，经过盐酸处理的电容炭有着超级电容器良好的倍率性能。通过活化物筛选，电容炭的颗粒大小对其比电容无明显影响，而碳化物粒度对电容炭材料的性能影响较大，碳化物粒径为74µm的电容炭存在大量微介孔结构，具有很高的比表面积和比电容值。用工业级NaOH作为活化剂得到的电容炭与试剂级KOH作为活化剂活化得到

4、的电容炭相比，比电容大于200F-1∙g，满足车载超级电容器对于碳材料的要求，I比电容值降低不大，且成本大大降低；因此，选用工业级NaOH作为活化剂活化得到的稻壳基电容炭是可行的，并设计了工业化流程方案，探讨了其产业化前景的可行性。关键词：新能源汽车，稻壳，电容炭，超级电容器，工业化IIIndustrializationExploringStudyonRiceHusk-BasedActivatedCarbonwithHighPerformanceCapacitanceforon-BoardSuperca

5、pacitorsYangLiSupervisedbyAssociatePro.WeiminHuangProfessorHaiboLinMajor:PhysicalChemistryAbstractBasedonagriculturalwastebiomassofricehuskasrawmaterial,alkaliactivationpreparedricehusk-basedactivatedcarbon,Revolvedaroundindustrializationfacingpracticalp

6、roblemsofricehusk-basedactivatedcarbon,studyingtheeffectofacidtreatmentconditiononricehusk-basedactivatedcarboncontaininginorganicingredients,therelationshipcarbideparticlesizeandricehusk-basedactivatedcarbonparticlesizewiththeperformanceofricehusk-based

7、activatedcarbon,industrialgradeactivatorandreagentgradeactivatoreffectonperformanceofactivatedcarbon,designedanindustrialprocessplan.Studieshaveshownthathydrochloricacidcaneffectivelyremovesomemetallicoxideinactivatedcarbon,afterhydrochloricacidtreated,a

8、ctivatedcarbonhadthefastestcurrentresponsecapacity,withlowEquivalentSeriesResistance(ESR).ByKOHactivatorpreparedactivatedIIIcarbonafterhydrochloricacidtreatment,6MKOHastheelectrolyte,5-1mV∙ssweepspeed,chargeanddischargecur