【摘 要】
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本文主要研究对象是碳材料,包括多孔碳材料,碳材料的掺杂,多孔碳材料的塑形以及碳材料的复合。首先采用溶胶凝胶法制备了含多孔碳,这种材料可以作为超级电容器电极,XPS分析表
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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本文主要研究对象是碳材料,包括多孔碳材料,碳材料的掺杂,多孔碳材料的塑形以及碳材料的复合。首先采用溶胶凝胶法制备了含多孔碳,这种材料可以作为超级电容器电极,XPS分析表明,该多孔碳表面含有硼氮掺杂原子,通过改变试验参数,可以调控碳的孔道结构,使微孔/介孔比例改变。循环伏安测试结果是在低扫描速率时,电流响应接近矩形,说明在低电流充放电时,比较接近理想的双电层电容器行为。扫描电压两端,有偏离矩形响应的现象,可以理解为是赝电容贡献,这个赝电容形为可能来自于对碳材料表面的改性。该材料最高的电容值为247 Fg-1。对这个碳材料进行了KOH活化处理,比表面积从890提高到2900 m2g-1。大气压下的氢气吸附量从0.66提高到2.13 wt％,在液氮温度下,在2 Mpa最高吸附量可以达到6.24 wt%的氢气。XPS分析发现KOH活化过程,使碳表面出现C=O键。为了更好地理解碳的孔道对双电层电容的影响,采用硬模板法精确复制了缩短孔道的有序介孔碳CMK-3,循环伏安电化学测试表明,在高扫描速率下,短孔道的CMK-3电容保持率较高。电化学阻抗谱表明,缩短孔道的CMK-3的等效串联电阻小,而且较短的孔道减小了离子扩散控制因素的影响。最后,使用乳液法可以有效地将碳与磷酸铁锂复合,碳在还原Fe3+的同时,它的原位生成限制了LiFePO4的颗粒的生长。碳的涂覆提高了LiFePO4的电化学表现,在10C倍率放电下有57 mAh g-1的容量。
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