炭黑掺杂纳米炭纤维及其电容性能研究

发布时间：2022-02-23 05:23

　　超级电容器是一种绿色环保的新型储能装置,在很多领域有着广泛的应用。电极材料作为超级电容器的核心,决定了超级电容器的性能。多孔炭材料由于具有比表面积高、化学稳定性好、电导率高以及成本低廉等特点,被广泛应用于超级电容器电极材料。电容器用的多孔炭材料主要包括活性炭、碳气凝胶、石墨烯、碳纳米管（CNTs）和纳米炭纤维（CNFs）等。近十年以来,采用电纺技术制备的纳米炭纤维（ECNFs）因为具有纳米尺度、自支撑结构以及制备工艺简单等优点而备受关注。为了提高电纺纳米炭纤维电极的电容性能,研究者们把目光聚集在提高孔隙率和比表面积方面。在各种尝试中,向纺丝原液引入模板和进行后期活化是普遍被采用的方式,但是它们普遍存在工艺繁琐的问题。为了简化工艺,本文则采用直接向纺丝溶液中引入多孔纳米炭的方法,把零维多孔炭黑（CB）引入到纺丝液中,通过静电纺丝、预氧化和一步炭化直接制备出多孔纳米炭纤维,并对其进行电化学性能测试。主要研究结果如下:（1）将改性炭黑（MCB）加入到PVP/乙醇纺丝溶液中,经过静电纺丝、预氧化和一步炭化后直接制备出多孔纳米炭纤维膜。调整改性炭黑/PVP质量比,最大可达到1.5:1。改性炭黑掺... 

【文章来源】：天津工业大学天津市

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２超级电容器的应用领域??Ｆｉｇ．?１－２?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｆｉｅｌｄｓ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ??

料一般相同，使用的都是炭材料，后者的电极材料通常是一极用纯炭材料而另一??极使用能够发生氧化／还原反应的活性材料。从超级电容器整体的外观形状及加??工制造工艺来分，可以分为纽扣型、方形及圆柱形三类。具体分类如图１－３所示??［１５］。??（＾；能机理解液类装结构和期??／?＼?／?ｉ?１?＼?／?＼?／１?＼??￣?￣?ｎｎｐｎｉｗｉｉ？：｜?￣￣｜｜￣｜｜￣｜｜￣??ｎ?ｆ?＾?＾?对?Ｓ?包丨?；．?Ｍ??：！；?＾?＾?％?｜?Ｓ?％?Ｈ??Ｉ?ｔ?Ｉ?Ｉ?＾?＾?Ｉ?｜?１?？?＾??ｊ?□?ｉｌｉｉＭＵ?□?１Ｕ?［！Ｊ?ｌＪ??图１－３超级电容器的分类示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ??１．２．２超级电容器的发展??超级电容器从出现至今已经很久了。在１８７９年，科学家亥姆霍茨首次提出??平板电容器模型。其理论基础为电化学电极界面的双电层现象［１６，１７］，即在相应??浓度的电解液中，电极和电解液之间的界面会出现双电层，其电容远远大于普通??静电电容。从此，人们开始了双电层电容器的探索开发之路。１９７８年，日本电??气股份有限公司（ＮＥＣ）生产出第一个“超级电容器”，之后形成了大规模系统??化的生产。随着新材料的不断发现和制备工艺的不断完善，超级电容器的产品质??３??

又叫做法拉第准电容，所用的电极材料通常是电活性物质，电容的??大小与电极的充电电位有关，它是电化学活性物质发生高度可逆的氧化／还原反??应产生的，工作原理如图１－５所示。其与双电层储能机制相比，有很大不同，双??电层电容来自于简单的静电吸脱附过程，而赝电容则来自于高度可逆的氧化还原??反应，其不仅存在于电极和电解液表面，而且还可以产生于整个电极内部。因此，??与双电层电容器相比，赝电容的电容量和能量密度要高得多［２８］。??６??


本文编号：3640957