基于毛竹笋壳生物质碳材料的制备及其超级电容器性能

发布时间：2021-08-01 18:21

　　超级电容器具有能量密度高、功率密度大、寿命长、成本低且对环境无污染等优点,被人们逐渐运用到了各个领域。生物质活性碳前驱体来源于农林废弃物或者工业废弃物,具有原料来源广、价格低廉、可再生性强等优点,可以为超级电容器领域提供价格低廉的优质活性碳。本文选用毛竹笋壳作为前驱体,通过预处理、高温碳化、活化等一系列处理,制备了生物质活性碳;并探究了不同碳化温度、活化剂比例等工艺参数对活性碳微观结构及电化学性能的影响。结果表明,当碳化温度为900℃,碳材料与活化剂质量比为1∶2时,生物质活性碳的比表面积为1129.4 m²/g;当电流密度为0.1 A/g时,其比电容为173.2 F/g;当电流密度为1 A/g时其比电容为128.2 F/g。因此,该材料具有较高的比电容及较好的倍率特性,在超级电容器上具有良好的应用前景。 

【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(07)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

活化前后生物质碳材料的循环伏安曲线对比图(30 mV/s)

图6(a,b)是不同电极在电流密度为1 A/g时的GCD对比图,可以发现不同碳化温度、不同碳剂比所制备的电极的GCD曲线都呈现出接近理想的等腰三角形,具有较好的对称性,表明其具有较好的双电层储能特性,这与CV图的分析结果一致。为进一步研究生物质活性碳的储能特性,还测试了不同电极在不同电流密度下的充放电性能,如图6(c,d)所示。900C-1及900C-2在不同电流密度下均呈现出较好的储能特性。通过对充放电曲线的计算,可以得到各类材料的比电容,如表1所列。可见,当碳化温度为900 ℃时,生物质活性碳的比电容随着碳剂比的增加而提高,当电流密度从0.1 A/g增大到1 A/g,样品900C-1和900C-2的比电容保持率分别为78.94%和74.05%,均表现出良好的倍率性能。图6 不同电极的GCD曲线

图2(a,b,c)分别是900C、900C-1及900C-2的氮气吸脱附等温曲线图,图2(d,e,f)分别是其局部放大图。显然在低压段(0.0～0.1)900C呈现出与氮气的弱相互作用,而900C-1及900C-2呈现出强相互作用,这意味着900C材料颗粒较大,其比表面积偏小。在中压段(0.3～0.8)时,吸脱附曲线出现了一定的滞后,滞后越严重,说明其内部的微孔越多[16],可见900C-1及900C-2具有较多的微孔及较大的比表面积。经过氮气吸脱附测试,可以得到900C、900C-1及900C-2材料的比表面积分别为137,762及 1129 m2/g。图2 氮气吸脱附等温曲线图

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3316017