雙電層電容器（Electric Double Layer Capacitor,EDLC）是一種新型的儲能裝置,電極材料的性質(zhì)決定雙電層電容器儲能性能。碳材料作電極材料時,其孔徑分布、比表面積、表面官能團是影響其電化學性能的三大主要因素。以無灰煤為原料,分別通過KOH活化法、CO₂活化法、CO₂-KOH聯(lián)合活化法三種活化方法制備無灰煤基活性炭,并通過N₂等溫吸附脫附法、XRD、FT-IR、SEM等手段,對其結(jié)構(gòu)進行表征。通過對比三種活化方法所制備的活性炭各性質(zhì)參數(shù),分析了孔結(jié)構(gòu)的衍化規(guī)律,同時提出孔徑在0.5～1.5 nm范圍的孔對電化學性能提高有重要作用。研究發(fā)現(xiàn),孔結(jié)構(gòu)衍化過程與微晶結(jié)構(gòu)變化有較大關系。初反應時,活化過程表現(xiàn)為無規(guī)則碳的燒失,同時微晶單元參與反應,片層明顯減小,主要形成0.5nm以下的微孔,以開孔作用為主。隨反應的加深,KOH刻蝕微晶結(jié)構(gòu)加劇,以擴孔作用為主,>0.5 nm的孔比例增大,同時發(fā)展超微孔和中孔。在CO₂-KOH聯(lián)合作用下,可調(diào)控出微孔集中分布在0.4～0.6 n... 

【文章來源】：華北理工大學河北省

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【學位級別】：碩士

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圖1雙電層電容器工作原理

華北理工大學碩士學位論文-12-002aγ002AfAA（6）0.3440002g0.34400.3354d（7）式中：λ—X射線波長；k—形狀因子，其中k1=1.84，k2=0.94；Aγ—γ峰面積；A002表示002峰面積；0.3354—石墨的d002為。2.2工藝路線圖實驗的工藝路線圖如圖2所示。圖2實驗方案流程圖Fig.2Theflowchartofexperimentalscheme2.3實驗原料及藥品采用內(nèi)蒙古褐煤為基礎原煤，煤質(zhì)分析方法見表1，褐煤及褐煤基無灰煤

華北理工大學碩士學位論文-16-是當比表面積過大時，其微孔也相應增加，而小于電解液離子的孔不利于電解液離子的進出，導致比表面利用率低，因此比電容的大小不僅與比表面積有關，孔徑分布對比電容也有很大影響[65]。圖5活化溫度對HAC的比表面積、收率和比電容的影響Fig.5EffectofactivationtemperatureonspecificsurfaceareayieldandspecificcapacitanceofHAC有研究[13]表明，在KOH電解液中，當孔徑大小是K+直徑的2~4倍時最有利于雙電層的形成，提高電解液離子進出孔道的速度，而K+直徑的2~4倍為0.52~1.04nm，考慮電解液離子進出孔道的難易程度以及活性炭材料的樹枝狀孔道不規(guī)則分布，因此分析0.5~1.5nm孔徑分布范圍對電化學性能的影響是有必要的。不同活化溫度下HAC的孔隙結(jié)構(gòu)特征及電化學參數(shù)見表5。表5不同活化溫度下制備的HAC的孔隙結(jié)構(gòu)特征及電化學參數(shù)Table5PorestructurecharacteristicsandelectrochemistryparametersofHACpreparedatdifferenceactivationtemperature樣品SBET（m2/g）SBET（0.5~1.5nm）（m2/g）SBET（1.5~2.0nm）（m2/g）SBET（>2.0nm）（m2/g）比電容（F/g）能量密度（Wh/kg）HAC-T-600oC843.9324.217.478.8202.918.3HAC-T-650oC1332.3938.470.1112.0258.223.3HAC-T-700oC1348.4559.3100.0132.3164.014.8注：SBET-總比表面積；SBET(0.5~1.5nm)-孔徑在0.5~1.5nm范圍內(nèi)的比表面積；SBET(1.5~2.0nm)-孔徑在1.5~2.0nm范圍內(nèi)的比表面積；SBET(>2.0nm)-孔徑>2.0nm范圍內(nèi)的比表面積。從表5中可看出，比電容隨著SBET（0.5~1.5nm）的增加而增加，當溫度達到700oC，SBET雖然增加，但是SBET（0.5~1.5nm）減小，且比電容相應減小，這充分說明對于HAC系列碳材料，提高0.5~1.5nm的

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