分级多孔碳纤维布电极的制备及其超电性能的研究

发布时间：2022-12-05 22:35

　　超级电容器因其具有较高的功率密度,被广泛的应用在快速启动装置中。其中碳基超级电容器电极材料具有高稳定性和高导电性等诸多优点。碳纤维布作为碳材料的一种,除具碳材料优点,还有一定的柔性,可广泛应用于柔性电子器件中。然而,商业碳纤维布由于其较低的比表面积,具有非常低的比电容,因此不能直接作为活性物质,往往用作衬底材料。为解决以上问题,首先本文制备了具有高比表面积的活化碳纤维布,使其同时作为衬底和活性物质,显著提高了商业碳纤维布的电化学性质;再进一步探究不同电解液离子对于活化碳纤维布电极的电化学性能影响;同时制备出具有不同分级孔结构的活化碳纤维布,进一步揭示了分级孔结构对于电容和倍率性能的影响。这些结果对于推动商业碳纤维布在电容器方面的应用以及更深入的理解分级孔与电化学性能之间的关系具有重要参考价值。具体的研究内容及结果如下:（1）首先商业碳纤维布通过一步空气氧化的方法直接制备成活化碳纤维布,发现该方法适用于制备大面积的电极材料。利用X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）对其进行结构分析,结果显示活化过程并没有改变碳纤维布的相结构,但是D峰与G峰的比值增大,使原本无序的结构趋于更加无序;... 

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 背景
    1.2 超级电容器简介
        1.2.1 超级电容器结构与分类
        1.2.2 超级电容器原理
        1.2.3 超级电容器的性能指标
    1.3 超级电容器的研究
        1.3.1 超级电容器材料研究
        1.3.2 超级电容器电解液研究
    1.4 选题依据与研究内容
第二章 实验仪器与方法
    2.1 实验试剂与药品
    2.2 仪器设备
    2.3 材料表征设备
        2.3.1 X射线衍射(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDS)
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.4 拉曼光谱(Raman spectra)
        2.3.5 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.6 氮气吸脱附测试
        2.3.7 接触角测试
        2.3.8 拉曼成像和二次电子显微镜(RISE)
    2.4 电化学性能表征设备与方法
        2.4.1 测试方法
        2.4.2 循环伏安(CV)扫描测试
        2.4.3 恒流充放电(CP)测试
        2.4.4 交流阻抗测试
第三章 面向超级电容器的活化碳纤维布电极的制备及其性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 活化碳纤维布电极的制备
        3.2.2 氢氧化钴电极制备
        3.2.3 电解液的制备
        3.2.4 活化碳纤维布电极的测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 活化碳纤维布形貌与结构表征
        3.3.2 活化碳纤维布电化学性能分析
        3.3.3 活化碳纤维布电极匹配分析
    3.4 本章小结
第四章 碳纤维布分级孔结构对超电电容和倍率性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 分级孔碳纤维布的制备
        4.2.2 分级孔碳纤维布电极的测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 分级孔碳纤维布的形貌与结构表征分析
        4.3.2 分级孔结构碳纤维布电化学分析
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简介及硕士期间的科研成果
致谢



本文编号：3710488