【摘 要】
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由于环境恶化和化石燃料的衰竭,开发新的能源储存设备显得越来越重要。先进的能源储存技术是促进可再生能源利用和电动汽车发展的有效工具。超级电容器作为一种新型储能设备,具有传统电容器和二次电池的一些特性;具有功率密度高、循环寿命长、使用温度范围宽等优点,被广泛应用在航空航天、电动汽车等领域。近几年,超级电容器成为了研究热点;由于超级电容器具有能量密度低的缺点,现在对于超级电容器的研究主要集中在提高超级电
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由于环境恶化和化石燃料的衰竭,开发新的能源储存设备显得越来越重要。先进的能源储存技术是促进可再生能源利用和电动汽车发展的有效工具。超级电容器作为一种新型储能设备,具有传统电容器和二次电池的一些特性;具有功率密度高、循环寿命长、使用温度范围宽等优点,被广泛应用在航空航天、电动汽车等领域。近几年,超级电容器成为了研究热点;由于超级电容器具有能量密度低的缺点,现在对于超级电容器的研究主要集中在提高超级电容器能量密度上,而能量密度的高低与电极材料的比容量密切相关,电极材料的比容量越大,能量密度也就越高;科学家在提高超级电容器电极材料质量比容量方面取得了显著成果;然而相比于质量比容量,体积比容量可以更准确的评估超级电容器的电荷存储性能,提高超级电容器的体积比容量能够提高其体积能量密度,从而拓宽它们的应用领域。但目前没有很多文献来报道提高超级电容器电极材料的体积比容量。所以,当务之急是制备出同时具有高质量容量和体积容量的超级电容器用电极材料。碳材料由于其具有比表面积高、导电性好、来源广泛、价格低廉等优点,被认为是最有应用前景的超级电容器电极材料。作为一种制备碳材料的重要生物质原料,淀粉具有成本低、来源丰富、环境友好等优点。当下以淀粉为原料制备活性炭的研究主要集中在活化剂的选择、制备工艺的优化和杂原子掺杂提高赝电容上。本文通过以（NH4）2HPO4做浸渍剂,研究（NH4）2HPO4对玉米淀粉碳化过程的影响作用,并对（NH4）2HPO4促进淀粉碳化生成淀粉碳的炭质结构进行对比分析和机理研究;接着探索了不同的预碳化温度和活化温度对制备玉米淀粉基活性炭性能的影响,比较玉米淀粉基活性炭作为超级电容器电极材料电化学性能,确定玉米淀粉基活性炭最佳制备工艺条件;在已确定的最佳工艺条件基础上,通过以不同种淀粉原料制备出具有高体积比容量的淀粉基活性炭材料,研究了将其作为超级电容器电极材料电化学性能的差异。（1）以玉米淀粉为原料,分别以H3PO4、（NH4）2HPO4溶液浸渍处理制备淀粉碳,探索（NH4）2HPO4试剂在玉米淀粉碳化过程的影响作用,结果表明:磷酸类化学试剂（H3PO4、（NH4）2HPO4）对淀粉炭化过程的促进作用,主要基于其在稳定化过程中与淀粉反应生成磷酸酯键,促进淀粉分子C6位置上羟基的脱除,降低了它的反应活性,促进炭质结构的生成,从而使淀粉在碳化过程中能够保持淀粉原来的类球形。（2）分别以400℃,450℃和500℃作为玉米淀粉的预碳化温度制备玉米淀粉基活性炭。以6M KOH作为电解液,组装成2025型扣式超级电容器,评测玉米淀粉基活性炭作为超级电容器电极材料的电化学性能。450℃作为玉米淀粉的预碳化温度所制备的玉米淀粉基活性炭表现出优异的电化学性能,其比表面积能达到1648m~2/g,在1A/g的电流密度下,其比容量能达到190F/g;1A/g下循环1000圈后其容量保持率能达到93%,显示出良好的循环稳定性。（3）分别以800℃、850℃和900℃作为玉米淀粉的活化温度制备玉米淀粉基活性炭,以6M KOH作为电解液,组装成2025型扣式超级电容器,评测玉米淀粉基活性炭的电化学性能;850℃作为玉米淀粉的活化温度所制备的淀粉基活性炭表现出优异的电化学性能。（4）以不同种淀粉（小麦淀粉、豌豆淀粉、马铃薯淀粉、高粱淀粉、荞麦淀粉、木薯淀粉和阳离子淀粉等）为原料,在上面已确定的最佳工艺条件的基础上,固定工艺条件,制备出了具有高体积比容量的淀粉基活性炭材料,以6M KOH作为电解液,组装成2025型扣式超级电容器,评测其电化学性能;在1A/g的电流密度下,制备的马铃薯淀粉基的质量比容量和体积比容量分别能达到183F/g和183F/cm~3,显示出良好的电化学性能。
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