高温热处理对三维多孔石墨烯电化学性能的影响

发布时间：2021-05-28 15:46

　　三维多孔石墨烯由于其独特的三维结构、高比表面积、优良的导电性能和多级孔径结构,被广泛用作超级电容器用电极材料。但目前三维多孔石墨烯的单位面积利用率仍然较低,其单位面积比容量仅有5.35μF/cm²,远低于碳基材料的理论值（约21μF/cm²）。为了提高三维多孔石墨烯的单位面积比容量,选择一种高比表面积的三维多孔石墨烯为研究对象,通过对其进行高温热处理,重点考察了高温热处理对三维多孔石墨烯材料导电性的影响,以及导电性能的变化对三维多孔石墨烯电化学性能的影响。研究发现高温热处理后三维石墨烯材料的比表面积由2009.8 m²/g急剧降低到1301.0 m2/g,这主要是由于高温热处理后活化石墨烯颗粒体积收缩,孔体积降低。拉曼光谱结果表明,高温热处理可以提高三维多孔石墨烯的石墨化程度,提高其导电性,EIS结果表明其等效串联内阻由处理前的4.0Ω降低到1.4Ω。导电性的提高使得单位面积比容量的保持率由原来的34.8%提高至45.2%,这表明三维多孔石墨烯的单位面积利用率得到明显提升。研究结果为三维多孔石墨烯电极材料的可控制备提供理... 

【文章来源】：储能科学与技术. 2020,9(01)CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

三维多孔石墨烯热处理前后的N2等温吸附/脱附曲线和孔分布曲线

为了验证三维多孔石墨烯高温热处理后导电性的变化，采用拉曼光谱分析技术研究样品石墨化程度的变化，定性说明热处理石墨烯样品导电性的影响。图3是三维多孔石墨烯拉曼光谱图。在1351 cm-1和1602 cm-1附近出现两个特征拉曼峰，分别对应于D峰和G峰[11-12]。其中D峰主要来源于石墨烯的缺陷位和边界，它能定性反映石墨烯的结晶度；G峰主要来源于石墨烯平面内sp2的协同面内振动，代表石墨烯的石墨化程度。D峰与G峰相对强度比（ID/IG）的变化定性反映石墨烯样品石墨化程度的变化。从图中可以发现，高温热处理后，三维多孔石墨烯样品的ID/IG由1.58降低到0.99，说明高温热处理后三维多孔石墨烯的石墨化程度得到了大幅提高，与此同时，三维多孔石墨烯材料的导电性相应得到了有效的改善。图4 三维多孔石墨烯热处理前后的交流阻抗谱

三维多孔石墨烯热处理前后的交流阻抗谱

【参考文献】：
期刊论文
[1]活性石墨烯/活性炭干法复合电极片制备及其在超级电容器中的应用[J]. 郑超,周旭峰,刘兆平,杨斌,焦旺春,傅冠生,阮殿波.  储能科学与技术. 2016(04)
[2]超级电容器及其在新能源领域的应用[J]. 王超,苏伟,钟国彬,魏增福,徐凯琪.  广东电力. 2015(12)



本文编号：3208317