碳氣凝膠的微結(jié)構(gòu)控制及其在雙電層電容器中的應用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、雙電層電容器是一種介于電池和電容器之間的新型儲能器件,具有容量大,充放電迅速,電壓記憶功能強等特點,可以被用作各種輔助電源和電動設備的發(fā)動電源。目前國外對這方面已進行了大量研究,已有產(chǎn)品化的設備出現(xiàn),而國內(nèi)的研究剛剛起步,因此開展這方面的研究工作具有深遠的意義。碳氣凝膠是一種新型納米多孔導電材料,具有比表面積大(400~1100m2/g)、導電性能良好(~30S/cm),因而是一種新型的雙電層電容器的電極材料。本文采用碳氣凝

2、膠為電極材料制作了雙電層電容器的模型器件。本課題得到上海市教委重點基金項目的資助。以間苯二酚和甲醛為原料,采用溶膠-凝膠法和超臨界干燥工藝處理制備有機氣凝膠,經(jīng)適當?shù)奶蓟に囂幚淼玫教細饽z。TEM測試結(jié)果表明:通過控制溶膠-凝膠過程中水的量和催化劑的濃度,可以獲得不同微結(jié)構(gòu)的碳氣凝膠。溶劑水的量可調(diào)節(jié)有機氣凝膠和碳氣凝膠的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的疏密程度,催化劑濃度的高低控制著氣凝膠的結(jié)構(gòu),當催化劑濃度較高時(如R/C=50),生成的有

3、機氣凝膠和碳氣凝膠的微結(jié)構(gòu)呈“聚合物狀”,當催化劑濃度較低時(如R/C=200、300),生成的有機氣凝膠和碳氣凝膠的結(jié)構(gòu)呈“膠體顆粒狀”; BET測試結(jié)果表明,有機氣凝膠碳化后比表面積有所增加,不同碳化溫度下的碳氣凝膠的比表面積也不同,600℃碳化處理下制備的碳氣凝膠的比表面積較大;相同配比濃度下,不同催化劑濃度的有機氣凝膠和碳氣凝膠的比表面積也不一樣,“聚合物狀”結(jié)構(gòu)的氣凝膠的比表面積相對比“膠體顆粒狀”氣凝膠的比表面積

4、大。拉曼散射、X射線衍射、電子衍射等手段測試結(jié)果表明:碳氣凝膠顆粒內(nèi)部存在有石墨化絲狀物,由碳化溫度的高低決定。低溫下測試了碳氣凝膠的電導率,驗證了其低溫輸運機制為費米能級附近的變程跳躍電導機制,常溫下其電導率的大小主要由其密度的大小決定;電化學性能測試結(jié)果表明碳氣凝膠具有穩(wěn)定的電化學性能,是液體雙電層電容器的優(yōu)良電極材料。雙電層電容器的基本特征是容量大、內(nèi)阻較小,選擇合適的電極材料是個關(guān)鍵。結(jié)合微結(jié)構(gòu)測試和電導率測試結(jié)果

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