氧化还原电解液在活性炭超级电容器中的应用

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1、学校代号10530学号201230061437分类号O613密级硕士学位论文氧化还原电解液在活性炭超级电容器中的应用学位申请人胡添添指导教师刘恩辉教授学院名称化学学院学科专业化学工程研究方向应用电化学二零一五年五月湘潭大学学位论文原劍性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本

2、人承担。作者签名：讀泰據、曰期：ｗＵ：年Ｊ：月多曰Ｉ／学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、缩印或扫描等复制手段保存和汇，可采用影印编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名、日期；％／王年Ｊｒ月若日：诚涛、泰）’导师签名曰期：年月曰；參６／Theapplicationofredo

3、xelectrolyteforactivatedcarbonsupercapacitorCandidateTiantianHuSupervisorProf.LiuEnhuiCollegeChemistryProgramChemicalEngineeringSpecializationAppliedElectrochemistryDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2015氧化还原电解液在活性炭超级电容器中的应用摘要因为全球经济的快速发展

4、，全球人口的增长，相关电子设备市场也在快速发展，而且混合动力汽车的发展、全球能量消耗也在以令人担忧的速度增长。全球能源以现在的速度消耗，不可避免的会在不久的将来枯竭。所以，正在紧急的研究和发展新的能源和储能设备，并要求清洁、可再生、可持续(如太阳能、风能、潮汐)，而且需要先进、低成本、环境友好，以解决现代社会新兴生态问题。超级电容器作为一种新型的电化学储能装置近年来备受关注，它具有充放电速度快、循环寿命长及绿色环保等优点。影响超级电容器性能的因素主要有电极材料和电解液。本研究工作采用水热法以β-环糊精为原料制备了水热焦碳

5、球，研究了反应条件（水热温度、时间、填充度、固液比）对水热焦碳球的形貌和粒径的影响，并研究了碳化和活化条件（碳化温度、碳化时间、活化温度、活化时间）对活性炭材料电化学性能的影响。同时，将CuSO4/FeSO4和KI/I2这些具有氧化还原-1H-1活性的物质分别溶解在1moLL2SO4和2moLLKCl溶液中，配制出具有高性能的新型电解液并应用于活性炭超级电容器中。本文的研究结果有如下几点：1.用水热法制备了球状的水热焦碳球，再通过高温碳化和空气活化得到了微孔的活性炭材料。在水热温度为200℃、反应时间8h、固液比为1:5

6、、填充度为53%时得到均匀、分散的水热焦碳球，并在碳化温度800℃、碳化时间2h、活化温度450℃、活化时间1.5h的条件得到电化学性能最优的活性炭材料。在1moLL-1的H-1-1)2SO4电解液中，活性炭材料的比电容为181Fg，比碳化样(18Fg增大十倍。经过1000次循环后，活性炭材料的容量保留率为80%。2.以Cu2+/Fe2+/H2SO4为电解液，应用在活性炭超级电容器中。实验证明，超2+/Fe2+/H-1级电容器在Cu2SO4电解液体系中的比电容达到540Fg，比在相同测试条件下的H-12SO4电解液(17

7、8Fg)体系中提高了三倍。经过1000次循环后，Cu2+/Fe2+/H2+2+2SO4电解液体系比电容保留率为83.3%。活性炭材料在Cu/Fe/H2SO4电解液体系中的等效系列电阻为1.09Ω。3.我们首次研究了KI/I2-KCl氧化还原电解液对活性炭超级电容器的电化学性能的影响。在KI/I-12-KCl电解液中，电流密度为0.5Ag时，活性炭超级电容器的比电容高达233Fg-1，比在单独的KCl电解液和硫酸电解液中的比电容提高了20%到30%。1000次充放电循环后，电容能保持为初始比电容的89.7%。同时在KI/I

8、2-KCl电解液中等效系列电阻为0.95Ω。关键词：β-环糊精；活性炭；水热法；氧化还原电解液；超级电容器I氧化还原电解液在活性炭超级电容器中的应用AbstractBecauseoftherapiddevelopmentoftheglobaleconomy,theglobalpopulationisgrowing,a