可膨胀微球基活性炭与硅/碳复合材料的制备及其电化学性能的研究

发布时间：2020-12-05 17:43

　　超级电容器的功率密度高、循环寿命长并可快速充放电,而锂离子电池具有电压高、安全性能好、工作温度范围宽等优点,两者是目前发展最快,应用最广的新型电化学储能器件。而电极材料是影响以上两种储能器件性能的关键因素,因此,如何设计、制备具有更高性能且生产成本更低的新型电极材料,是近年来电化学能量存储系统研究的热点问题。可膨胀微球是一种已被广泛应用于印刷油墨、鞋底、纸制产品的固化剂等领域的商品化聚合物微球体,它具有独特的核-壳结构以及受热膨胀的特殊属性。本文以可膨胀微球为核心材料,通过简易高效的方法制备了多孔活性炭材料及中空结构硅/碳复合材料,并研究了这两种材料分别作为超级电容器和锂离子电池电极材料的电化学性能。主要研究内容及结论如下:1.以可膨胀微球为碳前驱体,通过对其进行炭化-活化处理,制备出具有一定孔道结构且比表面积较大的多孔活性炭,并考察了其作为双电层超级电容器电极材料时,不同活化剂比例和不同活化温度对其电化学性能的影响。研究结果表明:实验所制备的活性炭呈不规则的中空结构壳体,具有微孔和介孔结构。在活化剂KOH与原始碳材料（C-EMs）的质量比为3:1,700°C活化时,样品的比表面积可达... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器简介
        1.2.1 超级电容器概述
        1.2.2 超级电容器的分类
        1.2.3 超级电容器的组成部分
        1.2.4 超级电容器的工作原理
        1.2.5 超级电容器电极材料的发展现状
    1.3 锂离子电池简介
        1.3.1 锂离子电池概述
        1.3.2 锂离子电池的组成部分
        1.3.3 锂离子电池的工作原理
        1.3.4 锂离子电池负极材料的研究进展
    1.4 研究的立题依据与主要研究内容
第二章 实验材料、设备与表征方法
    2.1 实验材料及实验设备
        2.1.1 实验核心材料-可膨胀微球
        2.1.2 实验材料与试剂
        2.1.3 实验设备
    2.2 材料表征方法
        2.2.1 X射线衍射分析
        2.2.2 热重分析
        2.2.3 X射线光电子能谱分析
        2.2.4 扫描电子显微镜分析
        2.2.5 透射电子显微镜分析
        2.2.6 比表面积及孔径分析
第三章 可膨胀微球基多孔活性炭的制备及其超电性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 可膨胀微球膨胀特性的探究
        3.2.3 材料制备
        3.2.4 材料表征
        3.2.5 活性炭电极的制备及对称电容器的组装
        3.2.6 电化学性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 可膨胀微球的膨胀特性
        3.3.2 原始碳材料的物相、形貌及电化学性能分析
        3.3.3 活化剂比例的影响
            3.3.3.1 物相分析
            3.3.3.2 形貌分析
            3.3.3.3 比表面积及孔径分布分析
            3.3.3.4 电化学性能分析
        3.3.4 活化温度的影响
            3.3.4.1 物相分析
            3.3.4.2 形貌分析
            3.3.4.3 比表面积及孔径分布分析
            3.3.4.4 电化学性能分析
    3.4 本章小结
第四章 可膨胀微球基中空结构硅/碳复合材料的制备及其储锂性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验方案设计
        4.2.2 实验原料
        4.2.3 材料制备
        4.2.4 材料表征
        4.2.5 电池制备及电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 实验过程分析
        4.3.2 物相与成分分析
        4.3.3 形貌与结构分析
        4.3.4 电化学性能分析
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
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【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2899840