酚醛基活性炭纤维作为双电层电容器电极材料的研究

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1、天津大学硕士学位论文酚醛基活性炭纤维作为双电层电容器电极材料的研究姓名：秦军申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：陈明鸣20070601摘要本研究的目的是为“致密能源’L高性能双电层电容器(EDLC)提供一种比表面积和孔容大、孔结构适宜及导电性优良的炭质电极材料一酚醛基活性炭纤维(PACF)。从酚醛纤维(PF)出发，经过炭化和不同活化方法制备了PACF，并对不同温度下活化和炭化样品的比表面积、孔结构以及所制备的EDLC的电化学性能之间的关系进行了探讨。氮气(77K)吸附法测定PACF的孔结构和比表面积；采用循环伏安、交流阻

2、抗、恒流充放电等测试对EDLC的电化学性能进行了测试。实验结果表明：采用KOH活化的PACF系列样品均呈现出典型的微孔炭的特征，不同活化条件下制备的PACF，虽然表现出不同的比表面积和比电容，但是其整体孔径分布范围基本相同，都在0．5rim．3．0am2_间。电极的电容量、阻抗特性和孔结构密切相关，孔径越大，电解液离子越易快速向孔内迁移形成双电层，使得内阻降低，电极材料具有更好的充放电倍率特性。提高孔径和比表面积，是提高能量密度和功率密度的重要途径。在其他条件确定的情况下，活化温度低于900"C时PACF的电循环性能和稳定性随

3、活化温度的升高越来越好，内阻也随活化温度的升高而降低。然而随着炭化温度的升高，样品的质量比电容逐渐降低，循环性能逐渐提高，电阻率逐渐降低。因此600℃炭化1小时，900℃活化1小时，碱炭比为4：1的样品，在循环性能、稳定性以及内阻上具有明显的优势，在大电流充放电条件下仍保持较高的比甘邑容-(264．IF·go)。综合考虑，此条件为KOH活化制备PACF的最佳工艺条件。关键词：酚醛基活性炭纤维，孔结构，比表面积，电化学性能ABSTRACTTheobjectofthisresearchistodevelopanewtypeofca

4、rbonelectrodematerial-phenolicbasedactivatedcarbonfibers(PACFs)withhi曲specificsurfaceareaandporevolume，suitableporesizedistribution，andgoodconductivityfortheelectricdoublelayercapacitors(EDLC)．PACFswerepreparedbycarbonizationandactivatedbyC02，H20andKOHatdifferenttem

5、peratures，respectively．TheeffectsofthespecificsurfaceareasandporestructuresontheelectrochemicalperformancesofEDLCwerediscussedindetail．TheBETspecificsurfaceareaandporestructureparameterofallPACFsamplesweredeterminedbythelowtemperatureN2adsorptionisothermmethod．Theel

6、ectrochemicalpropertiesofEDLCsusingPACFaselectrodesaresystematicallystudiedbycyclicvoltamrnetry,ACimpedanceandgalvanostaticcharge／discharge．ItwasfoundthatPACFsactivatedbyKOHweretypicalmicroporesstructure．AlthoughthePACFsactivatedwithdifferentconditionsshoweddifferen

7、tspecificsurfaceareasandspecificcapacitances，theporesizedistributionsweresimilarforallsamples，withintherangeof0．5nmto3．0nm．Withtheincreaseofactivationtemperature，theresultingPACFsshowedthedecreaseintermsofresistanceexpressedbyACimpedanceaswellasincreasespecificcapac

8、itanceandpowercapability．Thecapacitanceandresistancestronglydependontheporousstructure，thebiggerthepore，theeasierandfasterbeingaccessedele