超級電容器活性炭電極材料制備及應用

第1章超級電容器基礎1
1．1超級電容器的定義1
1．2超級電容器的分類及原理3
1．2．1超級電容器的分類3
1．2．2超級電容器的工作原理4
1．3超級電容器的基本結構6
1．3．1極化電極6
1．3．2集電極7
1．3．3電解液7
1．3．4隔膜8
1．4超級電容器的研究及應用現(xiàn)狀9
1．5超級電容器電極材料的研究10
1．5．1多孔炭材料10
1．5．2金屬氧化物電極材料15
1．5．3導電聚合物電極材料16
參考文獻17
第2章活性炭的結構與性能26
2．1活性炭的定義及用途26
2．2活性炭的孔隙結構26
2．3活性炭的表面化學性質27
2．3．1活性炭的表面官能團27
2．3．2活性炭表面官能團的表征28
2．4活性炭的制備方法30
2．4．1物理活化法30
2．4．2化學活化法30
2．4．3物理-化學聯(lián)合活化法34
2．5活性炭結構及性能的表征34
2．5．1收率的測定34
2．5．2吸附性能的測定34
2．5．3比表面積和孔結構的測定35
2．5．4活性炭的表面化學性質表征36
2．5．5活性炭微晶結構及表面形貌分析36
參考文獻38
第3章活性炭電極材料的制備與電化學性能測試40
3．1主要原料及儀器設備40
3．1．1原料與試劑40
3．1．2煤炭顯微組分分離41
3．1．3主要儀器設備43
3．1．4電爐法制備煤基活性炭44
3．1．5微波法制備煤基活性炭44
3．2活性炭電極制備及超級電容器組裝45
3．2．1活性炭電極制備45
3．2．2超級電容器的組裝46
3．3活性炭電極潤濕性的測定46
3．4超級電容器電化學性能測試48
3．4．1恒電流充放電測試48
3．4．2循環(huán)伏安測試49
3．4．3交流阻抗測試50
3．4．4自放電測試51
3．4．5漏電流測試52
3．4．6循環(huán)性能測試52
3．5活性炭電極材料電化學性能的影響因素52
3．5．1比表面積52
3．5．2孔徑分布53
3．5．3表面官能團54
3．5．4導電性55
3．5．5潤濕性55
參考文獻57
第4章超級電容器用低階煤基活性炭的制備工藝及性能研究60
4．1引言60
4．2制備工藝對活性炭孔結構及收率的影響61
4．2．1堿炭比對活性炭孔結構及收率的影響63
4．2．2活化溫度對活性炭孔結構及收率的影響66
4．2．3活化時間對活性炭孔結構及收率的影響68
4．2．4保護氣流量對活性炭孔結構及收率的影響72
4．2．5升溫速率對活性炭孔結構及收率的影響74
4．3低階煤種類對活性炭孔結構及收率的影響77
4．4低階煤基活性炭的微觀結構與表面化學性質82
4．4．1低階煤基活性炭的微晶結構82
4．4．2低階煤基活性炭的表面形貌84
4．4．3低階煤基活性炭的表面化學性質86
4．5低階煤基活性炭的電化學性能91
4．5．1不同堿炭比下所制活性炭的電化學性能92
4．5．2不同活化溫度下所制活性炭的電化學性能100
4．5．3不同活化時間下所制活性炭的電化學性能104
4．5．4不同低階煤所制活性炭的電化學性能105
參考文獻112
第5章煤炭顯微組分制備超級電容器用活性炭的研究114
5．1引言114
5．2煤炭顯微組分對活性炭孔結構及收率的影響115
5．3不同煤炭顯微組分所制活性炭的電化學性能121
5．3．1恒流充放電性能121
5．3．2循環(huán)伏安特性124
5．3．3交流阻抗特性126
參考文獻128
第6章微波法超級電容器用活性炭的制備與表征129
6．1引言129
6．2微波場中升溫特點130
6．3微波法制備工藝條件對活性炭孔結構的影響131
6．3．1堿炭比對活性炭孔結構的影響131
6．3．2微波加熱時間對活性炭孔結構的影響133
6．4微波法活性炭的微觀結構135
6．4．1微波法活性炭的微晶結構135
6．4．2微波法活性炭的表面形貌136
6．5微波法活性炭的表面化學性質137
6．5．1傅里葉紅外光譜(FTIR)分析137
6．5．2X射線光電子能譜(XPS)分析137
6．6微波法活性炭的電化學性能140
6．6．1恒流充放電性能140
6．6．2循環(huán)伏安特性142
6．7微波法與電爐法活性炭孔結構及電化學性能比較143
6．7．1孔結構比較144
6．7．2電化學性能比較145
參考文獻155
第7章中低溫活化條件下超級電容器用活性炭的制備及性能研究157
7．1引言157
7．2中低溫活化法活性炭的制備158
7．3活性炭的微觀結構和表面化學性質158
7．3．1活性炭的孔結構158
7．3．2活性炭的微晶結構160
7．3．3活性炭的表面化學性質161
7．4活性炭電極的電化學性能166
7．4．1KOH電解液體系166
7．4．2有機電解液體系171
7．5活性炭應用性能評價172
7．5．1孔結構及化學組成173
7．5．2恒流充放電性能173
7．5．3循環(huán)伏安特性175
7．5．4大電流充放電性能177
7．5．5交流阻抗特性178
7．5．6漏電流180
7．5．7循環(huán)性能181
7．5．8能量密度與功率密度182
7．6活性炭電化學性能優(yōu)化183
7．6．1活性炭的孔結構及表面化學性質183
7．6．2電化學性能184
參考文獻191