基于碳微球电极材料的制备及其复合电容器应用基础研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chunyu1988
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复合电容器是近年来出现的一种兼具能量密度和功率密度的新型能量存储设备。正极材料是通过在其表面或内部进行吸附离子从而储存电荷的一种具有高比表面积的材料,负极材料往往是通过传统的能够进行嵌入脱出离子的电极材料进行存储电荷的。正是由于这种原因,使得离子复合电容器能够兼具能量密度和功率密度。本文正极材料采用氢氧化钾活化经水热法制备的碳微球制备而成,所制备的多孔碳材料具有比表面积大、结构稳定性好的优良性能。经过研究表明,在活化过程中当氢氧化钾和碳微球的比例为5:1时,在钠离子半电池的研究中表现出最好的性能,在50 mA/g的电流下其电容为183.6 F/g,并且可以在10 A/g的大电流下进行放电,具有较高的倍率性能和良好的稳定性,可用于钠离子复合电容器的正极材料。在本文中负极材料采用经水热法制备的二硫化钼/碳微球复合材料。通过在钠离子半电池系统中研究表明,其在电压窗口为0.4-2.5 V时,二硫化钼和碳在经过复合后,其初始比容量从174.1 mAh/g增加到648.3 mAh/g,并且其经测试能够保持很好的循环稳定性,并且具有很好的倍率性能,能够在20 A/g的大电流下进行放电,可以作为钠离子复合电容器的负极材料使用。将上述以氢氧化钾活化后的碳球和经过和二硫化钼复合后的碳球分别作为钠离子电容器的正负极材料时并组成扣式钠离子复合电容器,经过对正负极材料质量比例的调控,发现当正负极质量比为2:1时,所制备的钠离子电容器性能最好。在1 A/g的恒定的电流下放电,其能量密度为194 Wh/kg,此时的功率密度为2310 W/kg,在10 A/g下的恒电流下放电是,其能量密度为36 Wh/kg,功率密度为18130 W/kg。
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