不同碳材料在双电层超级电容器中的应用研究

摘要

超级电容器，又名电化学双层电容器，是一类可以实现快速充放电的储能元件。由于其具有较大的比电容和比功率，以及较之传统电池来说，更长的使用寿命等优点，将作为新一代的储能元件，拥有着更广泛的应用前景。碳纳米管和石墨烯材料作为新型结构碳材料，具有优异的电学、力学、光学等特性，其独特的结构特性，使其在超级电容器中极具应用潜力。本文对活性炭材料、多壁碳纳米管材料和石墨烯材料作电极的超级电容器进行了研究，并对比分析了三种电极材料和水系、离子系两种不同的电解质之间的性能差别，主要内容包括以下几个方面：
　　(1)对三种碳材料分别进行活化，研究了活化过程对三种材料的物理化学特性的影响，以及活化前后的碳材料对电容器性能的影响。明确了活化对材料孔隙度的影响作用，及孔隙度对电容器性能的影响规律。
　　(2)研究了不同碳材料的结构特性对电容器性能的影响，包括比电容、能量密度等基本电学性质，并对其进行比较分析。
　　(3)研究制备了基于上述电极材料的不同电解质超级电容器，通过对循环伏安曲线、恒流充放电曲线、交流阻抗谱等基本电学性能的测量，分析了不同电解质对电容器性能的影响。