如今,由于全球城市化進程的迅速發(fā)展,能源供應已經(jīng)無法滿足日益增長的需求。能量存儲和轉(zhuǎn)換技術(shù)是解決能源危機、環(huán)境危機的關(guān)鍵所在。在各種儲能設備中(鋰離子電池、燃料電池和超級電容器),超級電容器以其特有的優(yōu)勢:超高的充放電速率、超長的周期壽命和循環(huán)穩(wěn)定性等,在實際應用中具有很大的潛力。雖然超級電容器已經(jīng)取得了一些成果,但是他們的能量密度仍不如液流電池(20～80 W h kg-1)和傳統(tǒng)電池(80～200 Wh kg-1)。因此,提高能源密度、保持電力密度和循環(huán)穩(wěn)定性是超級電容器的主要問題。采用具有表面氧化還原反應能力的電極材料,可以使能量密度顯著增加(10倍或更高)而功率密度和循環(huán)性能基本不受影響。其中,將雜元素(如氮、硼、硫、氟、磷等)引入碳骨架是現(xiàn)如今研究的重要方向;而且多元素摻雜,如N與O或P元素還可以產(chǎn)生電化學協(xié)同作用。本論文以合成的含N元素聚酰亞胺及含P、N、0元素的磷腈材料為前驅(qū)體,碳化制備多元素摻雜的碳材料。同時運用XRD、Raman、SEM、XPS、N2吸附-脫附等測試方法對材料的結(jié)構(gòu)及表面化學進行了分析,并通過循環(huán)伏安(CV)、恒電流充放電(GCD)、電極交流阻抗等技術(shù)...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
學位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器的概述
        1.2.1 超級電容器的特點
        1.2.2 超級電容器的應用
    1.3 超級電容器的工作原理
        1.3.1 雙電層電容器的工作原理
        1.3.2 法拉第贗電容器的工作原理
    1.4 雜元素摻雜碳材料的簡介
        1.4.1 氧摻雜碳材料
        1.4.2 氮摻雜碳材料
        1.4.3 氟摻雜碳材料
        1.4.4 磷摻雜碳材料
        1.4.5 雜元素摻雜碳材料的制備
    1.5 論文的研究內(nèi)容
2 實驗部分
    2.1 實驗試劑及儀器
    2.2 實驗部分
        2.2.1 前驅(qū)體體系的制備
            2.2.1.1 聚酰胺酸(PAA)的合成
            2.2.1.2 苯氧基聚磷腈的合成
            2.2.1.3 前驅(qū)體共混體系的制備
        2.2.2 碳材料的制備
            2.2.2.1 PI/PZ基碳材料的制備
            2.2.2.2 PI/CP基碳材料的制備
        2.2.3 碳化實驗過程
        2.2.4 活化實驗過程
    2.3 材料結(jié)構(gòu)與形貌表征
        2.3.1 X射線衍射儀(XRD)測試
        2.3.2 拉曼(Raman)測試
        2.3.3 掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線能譜儀(EDX)測試
        2.3.4 高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)測試
        2.3.5 X射線光電子能譜儀(XPS)測試
        2.3.6 氮氣物理吸脫附測試
    2.4 電化學性能測試
        2.4.1 碳材料電極的制備
        2.4.2 碳材料電化學性能測試
            2.4.2.1 三電極測試方法
            2.4.2.2 二電極測試方法
3 聚酰亞胺/聚磷腈比例對制備的碳材料結(jié)構(gòu)與電化學性能的影響研究
    3.1 前言
    3.2 材料結(jié)構(gòu)分析
        3.2.1 樣品形貌分析
        3.2.2 材料結(jié)構(gòu)分析
    3.3 電化學性能表征
        3.3.1 三電極性能分析
        3.3.2 二電極性能分析
    3.4 本章小結(jié)
4 碳化溫度及活化比例對聚酰亞胺/聚磷腈基碳材料的結(jié)構(gòu)及電化學性能的影響研究
    4.1 前言
    4.2 材料結(jié)構(gòu)分析
        4.2.1 碳化溫度對碳材料結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.2 活化比例對碳材料結(jié)構(gòu)的影響
    4.3 電化學性能分析
        4.3.1 碳化溫度對PI/PZ=1:0.3基碳材料電化學性能的影響
        4.3.2 活化比例對PI/PZ電化學性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 聚酰亞胺/環(huán)磷腈比例對碳材料結(jié)構(gòu)與電化學性能的影響研究
    5.1 前言
    5.2 材料結(jié)構(gòu)分析
        5.2.1 XRD和Raman分析
        5.2.2 等溫吸附表征
    5.3 電化學性能分析
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論
參考文獻
致謝
研究成果
導師和作者簡介
附錄



本文編號：3828223