超级电容器用中孔炭基电极材料高效制备及其电化学性能

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1、安徽工业大学硕士学位论文论文题目：超级电容器用中孔炭基电极材料的高效制备及其电化学性能EfficientPreparationandElectrochemicalPerformanceofElectrodeMaterialsBasedonMesoporousCarbonforSupercapacitor作者：李如春学院：化学与化工学院指导教师：何孝军单位：安徽工业大学协助指导教师：单位：单位：论文提交日期：2012年06月1日学位授予单位：安徽工业大学安徽马鞍山243002万方数据独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研

2、究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安徽工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名日期：____________关于论文使用授权的说明本人完全了解安徽工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文,保密的论文在解密后应遵循此规定。签名导师签名日期

3、：__________万方数据超级电容器用中孔炭基电极材料的高效制备及其电化学性能摘要超级电容器作为一种新型储能元件，具有功率密度高、循环寿命长、充放电速率快和使用温度范围宽等优点，在消费电子、混合动力汽车、工业电源等方面具有广阔的应用前景。超级电容器的性能取决于电极材料性质(比表面积、孔径分布和导电性等)和电解液类型。本文采用微波高效加热制备了中孔炭及钌/中孔炭复合材料，并将其作为超级电容器电极材料。通过氮吸脱附、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等技术对中孔炭的结构和表面形貌进行表征。采用循环伏安、恒流充放电和电化学阻抗谱法考察了中孔炭电极材料

4、的电化学性能。主要结论如下：以煤焦油沥青为原料，采用氢氧化钾协同氧化镁模板活化法，在微波功率为600W，活化时间为30min时，实现了中孔炭的高效制备。当煤焦油沥青、氧化镁和氢氧化钾质量分别为7g、14g和9g时，所制备的中孔炭(MC7-14-6)比表面积，总孔容23与平均孔径分别为1394m/g,0.83cm/g和2.39nm。在同样碱碳比条件下，没有氧化2镁加入时，所制备的微孔炭(PC14.5-0-12.5)比表面积、总孔容和平均孔径分别为1109m/g,30.54cm/g和1.95nm。在50mA/g电流密度下，经过1000次恒流充放电后

5、，MC7-14-6电极的比电容和MC7-14-6超级电容器的能量密度分别为187F/g和6.4Wh/kg。与微孔炭电极相比，中孔炭电极具有较好的速率性能和循环稳定性。以花生壳为原料，氯化锌为活化剂，在微波功率为600W，活化时间为20min时，可以实现高比表面积中孔炭的高效制备。随氯化锌与花生壳质量比从1/1增加到335/1，中孔炭的总孔容由0.67cm/g增大到1.83cm/g，平均孔径由2.06nm增大到5.20nm，而其比表面积先增大后减小。当质量比为4/1时，中孔炭(MC4/1)具有最大23比表面积，达1552m/g，总孔容为1.75c

6、m/g，平均孔径为4.52nm,非微孔孔容含量达98.9%。在50mA/g电流密度下，经过1000次恒流充放电后，MC4/1具有最大比电容和能量密度，分别为184F/g和6.3Wh/kg。以MC4/1中孔炭为载体，采用微波加热法，实现高比电容钌/中孔炭复合电极材料有效制备。在充放电过程中，复合电极材料中的钌产生了明显的赝电容。在50mA/g电流密度下，经过1000次恒流充放电后，当钌的负载量分别为0%、5%、10%、15%和20%时，相应电极的比电容分别为184F/g、215F/g、245F/g、267F/g和287F/g，其中，钌贡献的比电容

7、介于699～804F/g。1000次恒流充放电后，复合材料电极比电容保持率在93.5%～97.7%，呈现较好的循环稳定性。关键词：超级电容器；中孔炭；微波加热；电化学性能1万方数据超级电容器用中孔炭基电极材料的高效制备及其电化学性能AbstractSupercapacitor,asanewenergystoragedevice,hasthecharacteristicsofhighpowerdensity,longcyclelife,rapidcharge-discharge,andwideoperationtemperaturerange,e

8、tc.Supercapacitorhaswideapplicationsinthefieldsofconsumerelectronics,hybrid