酚醛树脂制备活性碳材料于超级电容器电极材料的应用

摘要

超级电容器作为目前最重要的储能装置之一，主要分为双电层电容器和赝电容器。活性碳(AC)作为一种理想的电极材料，由于其高的比表面积、特殊的孔结构以及大的孔体积吸引了越来越多研究者的关注。本文采用酚醛树脂作为碳源，采用了 KOH和ZnCl2作为活化剂来制备活性碳；并对其电化学性能做了详细的研究。
　　本文主要工作如下：
　　（1）采用 KOH作为活化剂时，根据树脂的制备过程（预聚-固化-碳化），分别在预聚后、固化后和碳化后加入KOH得到了样品AC-1、AC-2和AC-3。实验结果表明样品AC-1的性能要远优于AC-2和AC-3。接着控制苯酚的质量一定，改变KOH的质量，经过多组对比实验发现，当苯酚与KOH的质量比保持在1:1时，材料具有较好的电化学性能，高的比容量(比容量在电流密度为0.2 A·g-1时，高达361.5 F·g-1)和好的倍率性能(比容量在电流密度增大为为2.0 A·g-1时仍保有273.1 F·g-1，容量保持率高达75.8%)。最后，本文探究了碳化温度对材料造成的影响。研究表明当控制苯酚和KOH的质量比为1:1时，碳化温度为900 oC时，材料较碳化温度为700 oC、800 oC和1000 oC时有更好的电化学性能。
　　（2）采用 ZnCl2作为活化剂：分别在预聚后、固化后和碳化后加入 ZnCl2得到了AC-4、AC-5和AC-6。研究表明当AC-4的材料性能要远远优于AC-5和AC-6。接着控制苯酚的质量一定，改变 ZnCl2的质量，经过多组对比实验发现，当苯酚与 ZnCl2的质量比保持在1:3时，材料具有优越的电化学性能：高的比容量(比容量在电流密度为0.1 A·g-1时达到192.5 F·g-1)、好的倍率性能(比容量在电流密度增大到2.0 A·g-1时，仍保有为175.3 F·g-1，容量保持率高达91.4%)。

目录

声明

1 绪 论

1.1研究背景和意义

1.2超级电容器概述

1.3双电层超级电容器

1.5 本文研究目的及主要内容

2实验方法

2.1实验药品和仪器

2.2实验方法

2.3电极的制备及模拟电池的组装

2.4材料的结构表征

2.5 电化学性能测试

3 KOH活化制备多孔碳材料

3.1 不同阶段加入KOH对样品性能的影响

3.2 KOH加入比例的探究

3.3 KOH碳化温度的研究

3.4本章小结

4 ZnCl2活化制备多孔碳材料

4.1 不同阶段加入ZnCl2对材料性能的影响

4.2 ZnCl2加入比例的影响

4.3本章小结

5 全文总结及展望

5.1全文总结

5.2工作展望

致谢

参考文献