炭球的制备及储能特性研究
发布时间：2021-02-03 14:27
随着电子工业的发展以及电子产品的广泛使用,市场对高电容性能超级电容器的需求越来越紧迫。炭材料种类丰富、比表面积大、制备简单、价格低廉,使其可作为一种优质的电容材料,在电化学领域具有广阔的应用前景,但其比容量低会影响到电容器的整体性能。本文分别通过氧化法和水热法制备了两种炭球并进行化学活化,确定了最佳的活化炭碱摩尔比,并通过与不同的金属氧化物复合的方式来改善炭球的电化学性能,以此来获得高性能的炭材料复合电极材料。通过氧化法控制反应时间为10h成功合成了炭球,并改变反应时间制备了一系列的炭材料（CM）,采用FESEM和电化学测试研究反应时间对CM的形貌及电容性能的影响。结果表明,以碳化钙为碳源制备得到的炭材料,随着反应时间的缩短其形貌从球形逐渐变为块状。其中CM8的电容性能最佳,比电容为32.69F·g-1,溶液电阻较小为2.3?,其倍率性能在电流密度为2A·g-1时（保持率为60%）较CM4（保持率为68%）稍差。CM经KOH活化并改变炭碱摩尔比(RCM/KOH),得到一系列高比...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种常见的电化学能量存储设备的Ragone图
中北大学学位论文12图2-1炭材料的制备过程Fig.2-1Preparationprocessofcarbonmaterials2.2.3炭材料的活化将CM4与KOH活化剂按不同摩尔比混合置于烧杯中超声一小时，室温下静置23小时后，在120℃下烘干。然后在管式炉中以5℃/min的速率升温至600℃并在该温度下活化处理1h。冷却至室温后，先用稀盐酸浸泡一定时间，然后用去离子水反复洗涤至中性，在80℃下烘干即得产物。活化之后的炭材料根据炭碱摩尔比(RCM/KOH)0.5:1、1:1、3:1、5:1、10:1分别标记为ACM0.5、ACM1、ACM3、ACM5、ACM10。图2-2炭材料活化过程Fig.2-2Carbonmaterialactivationprocess2.2.4电极材料的制备和扣式超级电容器的组装(1)电极材料的制备将泡沫镍裁成直径约为14mm的圆片，浸泡在乙醇中超声清洗2h，待真空干燥之后，称重m1；PTFE隔膜裁成圆片(直径略大于14mm)。按质量比8:1:1称取炭材料CM，superP，PTFE乳液。将炭材料，super-P置于玛瑙研钵中研细混匀(研磨2.5h)，再将称好的PTFE乳液加到少量无水乙醇中，加入混合样品，超声分散3h。用移液枪把分散好
中北大学学位论文12图2-1炭材料的制备过程Fig.2-1Preparationprocessofcarbonmaterials2.2.3炭材料的活化将CM4与KOH活化剂按不同摩尔比混合置于烧杯中超声一小时，室温下静置23小时后，在120℃下烘干。然后在管式炉中以5℃/min的速率升温至600℃并在该温度下活化处理1h。冷却至室温后，先用稀盐酸浸泡一定时间，然后用去离子水反复洗涤至中性，在80℃下烘干即得产物。活化之后的炭材料根据炭碱摩尔比(RCM/KOH)0.5:1、1:1、3:1、5:1、10:1分别标记为ACM0.5、ACM1、ACM3、ACM5、ACM10。图2-2炭材料活化过程Fig.2-2Carbonmaterialactivationprocess2.2.4电极材料的制备和扣式超级电容器的组装(1)电极材料的制备将泡沫镍裁成直径约为14mm的圆片，浸泡在乙醇中超声清洗2h，待真空干燥之后，称重m1；PTFE隔膜裁成圆片(直径略大于14mm)。按质量比8:1:1称取炭材料CM，superP，PTFE乳液。将炭材料，super-P置于玛瑙研钵中研细混匀(研磨2.5h)，再将称好的PTFE乳液加到少量无水乙醇中，加入混合样品，超声分散3h。用移液枪把分散好
【参考文献】：
期刊论文
[1]活性炭孔结构及表面特性对油气吸附性能的影响[J]. 李士生,刘宇喆,焦婷婷,柴春玲,王同华. 炭素技术. 2019(03)
[2]碳纳米纤维/Co3O4复合电极的制备及电化学性能研究[J]. 孙嘉憶,王炜,俞丹,巨安奇. 上海工程技术大学学报. 2018(04)
[3]花状Co3O4纳米材料的制备及其电化学性能[J]. 刘辉,李彤,吕景. 陕西科技大学学报. 2018(02)
[4]一步法制备Co3O4/石墨烯纳米复合材料的研究[J]. 王永亮,刘立柱,马荣鑫,徐占春,李凤会. 陶瓷学报. 2017(04)
[5]碳化硅衍生碳的制备及其超级电容性能[J]. 于艳艳,关云锋,丛野,袁修兰,李轩科,张江. 无机化学学报. 2017(05)
[6]Ragone曲线在储能设计中的应用[J]. 包金英,张章,宋洁,牛萌. 蓄电池. 2012(05)
[7]前驱体对四氧化三钴形貌的影响与表征[J]. 杨幼平,张平民,刘人生,黄可龙. 中国有色金属学报. 2011(02)
[8]XRD分峰拟合法测定炭材料的石墨化度和结晶度[J]. 许聚良,鄢文,吴大军. 武汉科技大学学报. 2009(05)
[9]KOH活化对超级电容器用活性炭的影响[J]. 秦川丽,董楠,谭强,尹鸽平,白续铎. 黑龙江大学自然科学学报. 2009(01)
[10]超级电容器用活性炭的制备与电化学表征[J]. 李晶,黄可龙,刘业翔. 材料科学与工艺. 2009(01)
硕士论文
[1]基于α-MoO3复合电容材料的制备及性能研究[D]. 牛彦.中北大学 2019
[2]新型碳气凝胶的制备及表征[D]. 刘璇.河北工业大学 2014
[3]超级电容器石墨烯/四氧化三钴电极材料的制备及性能研究[D]. 黄硕.北京化工大学 2013
本文编号：3016666
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
各种常见的电化学能量存储设备的Ragone图
中北大学学位论文12图2-1炭材料的制备过程Fig.2-1Preparationprocessofcarbonmaterials2.2.3炭材料的活化将CM4与KOH活化剂按不同摩尔比混合置于烧杯中超声一小时，室温下静置23小时后，在120℃下烘干。然后在管式炉中以5℃/min的速率升温至600℃并在该温度下活化处理1h。冷却至室温后，先用稀盐酸浸泡一定时间，然后用去离子水反复洗涤至中性，在80℃下烘干即得产物。活化之后的炭材料根据炭碱摩尔比(RCM/KOH)0.5:1、1:1、3:1、5:1、10:1分别标记为ACM0.5、ACM1、ACM3、ACM5、ACM10。图2-2炭材料活化过程Fig.2-2Carbonmaterialactivationprocess2.2.4电极材料的制备和扣式超级电容器的组装(1)电极材料的制备将泡沫镍裁成直径约为14mm的圆片，浸泡在乙醇中超声清洗2h，待真空干燥之后，称重m1；PTFE隔膜裁成圆片(直径略大于14mm)。按质量比8:1:1称取炭材料CM，superP，PTFE乳液。将炭材料，super-P置于玛瑙研钵中研细混匀(研磨2.5h)，再将称好的PTFE乳液加到少量无水乙醇中，加入混合样品，超声分散3h。用移液枪把分散好
中北大学学位论文12图2-1炭材料的制备过程Fig.2-1Preparationprocessofcarbonmaterials2.2.3炭材料的活化将CM4与KOH活化剂按不同摩尔比混合置于烧杯中超声一小时，室温下静置23小时后，在120℃下烘干。然后在管式炉中以5℃/min的速率升温至600℃并在该温度下活化处理1h。冷却至室温后，先用稀盐酸浸泡一定时间，然后用去离子水反复洗涤至中性，在80℃下烘干即得产物。活化之后的炭材料根据炭碱摩尔比(RCM/KOH)0.5:1、1:1、3:1、5:1、10:1分别标记为ACM0.5、ACM1、ACM3、ACM5、ACM10。图2-2炭材料活化过程Fig.2-2Carbonmaterialactivationprocess2.2.4电极材料的制备和扣式超级电容器的组装(1)电极材料的制备将泡沫镍裁成直径约为14mm的圆片，浸泡在乙醇中超声清洗2h，待真空干燥之后，称重m1；PTFE隔膜裁成圆片(直径略大于14mm)。按质量比8:1:1称取炭材料CM，superP，PTFE乳液。将炭材料，super-P置于玛瑙研钵中研细混匀(研磨2.5h)，再将称好的PTFE乳液加到少量无水乙醇中，加入混合样品，超声分散3h。用移液枪把分散好
【参考文献】：
期刊论文
[1]活性炭孔结构及表面特性对油气吸附性能的影响[J]. 李士生,刘宇喆,焦婷婷,柴春玲,王同华. 炭素技术. 2019(03)
[2]碳纳米纤维/Co3O4复合电极的制备及电化学性能研究[J]. 孙嘉憶,王炜,俞丹,巨安奇. 上海工程技术大学学报. 2018(04)
[3]花状Co3O4纳米材料的制备及其电化学性能[J]. 刘辉,李彤,吕景. 陕西科技大学学报. 2018(02)
[4]一步法制备Co3O4/石墨烯纳米复合材料的研究[J]. 王永亮,刘立柱,马荣鑫,徐占春,李凤会. 陶瓷学报. 2017(04)
[5]碳化硅衍生碳的制备及其超级电容性能[J]. 于艳艳,关云锋,丛野,袁修兰,李轩科,张江. 无机化学学报. 2017(05)
[6]Ragone曲线在储能设计中的应用[J]. 包金英,张章,宋洁,牛萌. 蓄电池. 2012(05)
[7]前驱体对四氧化三钴形貌的影响与表征[J]. 杨幼平,张平民,刘人生,黄可龙. 中国有色金属学报. 2011(02)
[8]XRD分峰拟合法测定炭材料的石墨化度和结晶度[J]. 许聚良,鄢文,吴大军. 武汉科技大学学报. 2009(05)
[9]KOH活化对超级电容器用活性炭的影响[J]. 秦川丽,董楠,谭强,尹鸽平,白续铎. 黑龙江大学自然科学学报. 2009(01)
[10]超级电容器用活性炭的制备与电化学表征[J]. 李晶,黄可龙,刘业翔. 材料科学与工艺. 2009(01)
硕士论文
[1]基于α-MoO3复合电容材料的制备及性能研究[D]. 牛彦.中北大学 2019
[2]新型碳气凝胶的制备及表征[D]. 刘璇.河北工业大学 2014
[3]超级电容器石墨烯/四氧化三钴电极材料的制备及性能研究[D]. 黄硕.北京化工大学 2013
本文编号：3016666
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