柚子皮生物质碳的制备及其储能材料应用研究
发布时间：2022-02-04 18:28
超级电容器是目前最有发展前景的新型储能设备之一,具备充电速度快、循环寿命长、功率密度高、能量密度高和绿色环保等优势,受到了人们的广泛关注,市场规模在不断扩大。目前常用的金属氮氧化物和导电聚合物电极可以提供很高的赝电容但是循环稳定性较差,碳材料类的石墨烯和碳纳米管电极较难制备且成本较高,超级电容器的进一步大规模生产和应用因此受到了限制,所以越来越多的研究人员希望能开发出新的电极材料,以进一步促进超级电容器的大规模应用。本文以柚子皮为碳源前驱体,以弱腐蚀性的KCl水溶液为活化剂,通过无氧条件下的高温碳化和化学活化的途径制备了柚子皮生物质多孔碳并将其应用于超级电容器电极材料。通过比表面积及孔隙度测试（BET）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等方法对其微观形貌结构进行了表征并根据微观形貌结构的表征分析了其多孔结构的形成机理。通过循环伏安（CV）、恒流充放电（CP）和交流阻抗（EIS）等方法对柚子皮生物质多孔碳和以其为电极材料组装而成的纽扣式对称型超级电容器进行了电化学性能测试。研究表明,经过KCl溶液活化后制备得到的柚子皮生物质多孔碳具有较高的比表面积（约296m2/g）...
【文章来源】：南昌大学江西省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３双电层超级电容器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ??
和动力电池组成混合??动力系统以满足电动汽车在启动、加速和爬坡等场合对高功率的需求，此外超级??电容器可以有效减少大电流充放电对电池的损伤并延长其工作寿命，超级电容??器还可以把瞬间能量通过再生制动系统进行回收从而提高能量利用率Ｍ，４３，４４１。??超级电容器的应用领域十分广泛，除了电动汽车领域，超级电容器在玩具车、??太阳能和风能发电设备、消费电子、智能仪器仪表、交通运输和军事等领域都得??至！Ｊ?了成功的应用［４５，４６］。??超级电容器的发展越来越成熟，应用市场也越来越大，如图１４所示，全球??超级电容器市场规模在２０１５年己高达１６０亿美元，预计未来的市场规模将继续??扩大，有望达到２Ｌ３％的年复合增长率［４７］。??備＊－一——＊備＾—ｕｐ??１４０?—?ＩＳ??１２０?－—??１００?命嘗■?■?一■…??８０??ＲＫ?圓－Ｗ＇ｉ?圈圖關國??６０?—．?－?％?Ｈ?Ｌ?＿?ｉｌ?＿?議??４０?舍査通—．暑——■—??２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５??■觸规機美元）??图１．４?２００７－２０１５年全球超级电容器市场规模［４７］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｇｌｏｂａｌ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｓａｌｅｓ?ｆｒｏｍ?２００７?ｔｏ?２０１５［４７＾??国内超级电容器市场规模２０１４年已高达４８．４亿美元，同比２０１３年增长??５６．１％。２０１５年市场规模进一步增长至６６．５亿美元，２０１２至２０１５年间年均复合??增长率超过４０％。交通运输用超级电容器将会是支撑整个行业高速发展的最重??要动力，近几年我国超级电
?第１章绪论??????????????????????????—?—?—???—??????６－６？ｒ５????６０??Ｊ／Ｍ—??ｍＵＪｌ??２００?９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５??■超级宅容市场规撗（亿美元）??图１．５?２００９－２０１５年中国超级电容器市场规模［４７］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｃｈｉｎｅｓｅ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｓａｌｅｓ?ｆｒｏｍ?２００７?ｔｏ?２０１５＾４７］??１．３超级电容器电极材料??１．３．１超级电容器电极材料的要求??电极承载了储存电解质离子的活性物质，是超级电容器的主要组成部分，对??其性能起到了决定性的作用［２６＿２８】，提高性能，降低成本是研宄开发超级电容器电??极材料的重要工作内容。基于超级电容器的双电层电容和法拉第赝电容两种储??能机理，对其电极材料的要求一般有以下几点［２８，３７，４８＿５３］：??（１）超级电容器电极材料需要有较高的比表面积，如石墨烯和活性碳等碳??材料因其高比表面积而得到了广泛的应用。??（２）超级电容器的电极材料需要具备良好的循环稳定性和化学稳定性，从??而保证其工作寿命。??（３）电极材料与集流体和电解液的接触电阻以及电极材料表面的氧化还原??电阻较小，从而保证超级电容器的阻抗较校??（４）超级电容器的电极材料与电解液的界面接触角合理，电极材料在电解??液中的浸润性好。??（５）超级电容器的电极材料机械完整性好，开路状态下的自放电校??１．３．２超级电容器电极材料的分类??常见的应用于超级电容器的电极材料包括以下几类：碳材料，金属氧化物，??
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢氧化钾活化制备超级电容器多孔碳电极材料[J]. 叶江林,朱彦武. 电化学. 2017(05)
[2]多孔生物质碳材料的制备及应用研究进展[J]. 王晓丹,马洪芳,刘志宝,陈张豪,刘鑫鑫. 功能材料. 2017(07)
[3]超级电容器电极材料研究进展[J]. 陈俊蛟,黄英,黄海舰. 材料开发与应用. 2015(01)
[4]Facile synthesis and electrochemical properties of MnO2/carbon nanotubes[J]. Yang Lv,Huanqiao Li,Yan Xie,Shushuang Li,Jia Li,Yongheng Xing,Yujiang Song. Particuology. 2014(04)
[5]纳米纤维素的制备及应用[J]. 董凤霞,刘文,刘红峰. 中国造纸. 2012(06)
[6]锌银电池辅助隔膜的制备和性能研究[J]. 唐悦,张红平. 中国造纸. 2011(06)
[7]导电聚合物超级电容器电极材料[J]. 涂亮亮,贾春阳. 化学进展. 2010(08)
[8]超级电容器在电动汽车上的应用[J]. 张杜鹊,欧阳海,胡欢. 汽车工程师. 2009(06)
[9]对我国农业废弃物资源化利用的思考[J]. 彭靖. 生态环境学报. 2009(02)
[10]模板法制备有序中孔炭材料及其性能[J]. 李娜,王先友,李双双,杨顺毅,伍文. 化工学报. 2008(12)
硕士论文
[1]超级电容器用生物质基多孔炭的研制及其储电性能研究[D]. 凌平华.安徽工业大学 2013
本文编号：3613719
【文章来源】：南昌大学江西省211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３双电层超级电容器??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ??
和动力电池组成混合??动力系统以满足电动汽车在启动、加速和爬坡等场合对高功率的需求，此外超级??电容器可以有效减少大电流充放电对电池的损伤并延长其工作寿命，超级电容??器还可以把瞬间能量通过再生制动系统进行回收从而提高能量利用率Ｍ，４３，４４１。??超级电容器的应用领域十分广泛，除了电动汽车领域，超级电容器在玩具车、??太阳能和风能发电设备、消费电子、智能仪器仪表、交通运输和军事等领域都得??至！Ｊ?了成功的应用［４５，４６］。??超级电容器的发展越来越成熟，应用市场也越来越大，如图１４所示，全球??超级电容器市场规模在２０１５年己高达１６０亿美元，预计未来的市场规模将继续??扩大，有望达到２Ｌ３％的年复合增长率［４７］。??備＊－一——＊備＾—ｕｐ??１４０?—?ＩＳ??１２０?－—??１００?命嘗■?■?一■…??８０??ＲＫ?圓－Ｗ＇ｉ?圈圖關國??６０?—．?－?％?Ｈ?Ｌ?＿?ｉｌ?＿?議??４０?舍査通—．暑——■—??２００７?２００８?２００９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５??■觸规機美元）??图１．４?２００７－２０１５年全球超级电容器市场规模［４７］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｇｌｏｂａｌ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｓａｌｅｓ?ｆｒｏｍ?２００７?ｔｏ?２０１５［４７＾??国内超级电容器市场规模２０１４年已高达４８．４亿美元，同比２０１３年增长??５６．１％。２０１５年市场规模进一步增长至６６．５亿美元，２０１２至２０１５年间年均复合??增长率超过４０％。交通运输用超级电容器将会是支撑整个行业高速发展的最重??要动力，近几年我国超级电
?第１章绪论??????????????????????????—?—?—???—??????６－６？ｒ５????６０??Ｊ／Ｍ—??ｍＵＪｌ??２００?９?２０１０?２０１１?２０１２?２０１３?２０１４?２０１５??■超级宅容市场规撗（亿美元）??图１．５?２００９－２０１５年中国超级电容器市场规模［４７］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｃｈｉｎｅｓｅ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｓａｌｅｓ?ｆｒｏｍ?２００７?ｔｏ?２０１５＾４７］??１．３超级电容器电极材料??１．３．１超级电容器电极材料的要求??电极承载了储存电解质离子的活性物质，是超级电容器的主要组成部分，对??其性能起到了决定性的作用［２６＿２８】，提高性能，降低成本是研宄开发超级电容器电??极材料的重要工作内容。基于超级电容器的双电层电容和法拉第赝电容两种储??能机理，对其电极材料的要求一般有以下几点［２８，３７，４８＿５３］：??（１）超级电容器电极材料需要有较高的比表面积，如石墨烯和活性碳等碳??材料因其高比表面积而得到了广泛的应用。??（２）超级电容器的电极材料需要具备良好的循环稳定性和化学稳定性，从??而保证其工作寿命。??（３）电极材料与集流体和电解液的接触电阻以及电极材料表面的氧化还原??电阻较小，从而保证超级电容器的阻抗较校??（４）超级电容器的电极材料与电解液的界面接触角合理，电极材料在电解??液中的浸润性好。??（５）超级电容器的电极材料机械完整性好，开路状态下的自放电校??１．３．２超级电容器电极材料的分类??常见的应用于超级电容器的电极材料包括以下几类：碳材料，金属氧化物，??
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢氧化钾活化制备超级电容器多孔碳电极材料[J]. 叶江林,朱彦武. 电化学. 2017(05)
[2]多孔生物质碳材料的制备及应用研究进展[J]. 王晓丹,马洪芳,刘志宝,陈张豪,刘鑫鑫. 功能材料. 2017(07)
[3]超级电容器电极材料研究进展[J]. 陈俊蛟,黄英,黄海舰. 材料开发与应用. 2015(01)
[4]Facile synthesis and electrochemical properties of MnO2/carbon nanotubes[J]. Yang Lv,Huanqiao Li,Yan Xie,Shushuang Li,Jia Li,Yongheng Xing,Yujiang Song. Particuology. 2014(04)
[5]纳米纤维素的制备及应用[J]. 董凤霞,刘文,刘红峰. 中国造纸. 2012(06)
[6]锌银电池辅助隔膜的制备和性能研究[J]. 唐悦,张红平. 中国造纸. 2011(06)
[7]导电聚合物超级电容器电极材料[J]. 涂亮亮,贾春阳. 化学进展. 2010(08)
[8]超级电容器在电动汽车上的应用[J]. 张杜鹊,欧阳海,胡欢. 汽车工程师. 2009(06)
[9]对我国农业废弃物资源化利用的思考[J]. 彭靖. 生态环境学报. 2009(02)
[10]模板法制备有序中孔炭材料及其性能[J]. 李娜,王先友,李双双,杨顺毅,伍文. 化工学报. 2008(12)
硕士论文
[1]超级电容器用生物质基多孔炭的研制及其储电性能研究[D]. 凌平华.安徽工业大学 2013
本文编号：3613719
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