论文部分内容阅读
超级电容器作为新一代理想储能器件，凭借其高功率密度、高能量密度、快速充放电、工作温度范围宽、极长使用寿命等特点吸引了广大研究人员的关注。超级电容器性能主要由电极材料决定，因此电极材料的筛选、结构设计、合成路线和方法的选择都成为研究的重点。 本文首先探索了利用聚光太阳能作为热源，从碳纤维复合材料中回收得到碳纤维;利用回收的碳纤维作为电极，或者利用电化学技术活化这些回收的碳纤维后将其作为电极，研究这些电极的电化学性能;利用回收的碳纤维作为载体，采用水热法分别合成MnO2/碳纤维复合电极、MoS2/碳纤维复合电极，并研究它们的电化学性能;组装(-)MoS2/碳纤维‖MnO2/碳纤维(+)非对称型超级电容器，具体内容包括: (1)碳纤维的聚光太阳能法回收及其超级电容器性能:采用聚光太阳能作为热源，利用热解法从碳纤维增强复合材料(CFRP)中回收得到定向排列、干净的碳纤维丝（Reclaimed carbon fiber，RCF）。RCF作为电极研究其超级电容器性能:在KOH电解液中，电极电位窗口拓展至1.6 V(-1.6～0 V)，明显优于原碳纤维和回收的碳纤维片;比容量为11.1 F g-1，在6Ag-1电流密度下循环充放电测试5000次后的容量保持率为90.5％。 (2)回收碳纤维的电化学活化及其电化学性能:采用电化学活化法对碳纤维表面进行修饰来获得活性碳纤维(ACF)。这种方法改善了碳纤维的表面形貌，增大了比表面积，因此活化后的碳纤维的性能优异:在2 mA cm-2的电流密度下的比电容为930 mFcm-2，远高于原始碳纤维的电容值（11.4 mF cm-2），其在8 mA cm-2的大电流密度下的循环充放电测试表现出长期的电化学稳定性，即6000次循环后的容量仍能维持92.1％。 (3) MnO2/RCF复合电极及其电化学性能:以回收碳纤维(RCF)为载体和集流体，采用水热法负载MnO2从而制备了MnO2/RCF复合电极，其在1 M Na2SO4溶液中表现出优良的性能:在1 Ag-1的电流密度下的比电容为228.8 F g-1，循环充放电测试3000次后的容量仍维持在91.2％。以MnO2/RCF和活性炭(AC)分别为正极和负极材料，组装成MnO2/RCF‖ AC非对称超级电容器，其工作电压区间为0～2.0V，能量密度高达22.9 Wh kg-1。 (4) MoS2/RCF复合电极及其电化学性能:以回收碳纤维(RCF)为导电基体和集流体，通过水热法将MoS2沉积在RCF上从而合成了MoS2/RCF复合材料。通过调控合成时间来优化MoS2/RCF的形貌和结构从而使其获得优良的电化学性能:在0.5Ag-1的电流密度下对应的比电容为225 Fg-1，库伦效率接近100％。以MoS2/RCF为负极材料、MnO2/RCF为正极材料组装的非对称超级电容器的性能优异:其能量密度高达22.5 Whkg-1，最大功率密度为5.4 kW kg-1。