基于石墨烯基炭氣凝膠的鋰離子電容器研究.pdf

1、作為一種新型的高性能儲能裝置，鋰離子電容器(LIC)由于展現出了比超級電容器更高的能量密度和比鋰離子電池更高的功率密度，兼具了二者的雙重優(yōu)點，因此近年來受到了研究者的廣泛關注。眾所周知，儲能器件的性能主要取決于電極材料，因此開發(fā)新的電極材料或者是對已有電極材料進行改性，已經成為當前的研究熱點。石墨烯基炭氣凝膠由于具有連續(xù)的三維網絡結構、發(fā)達的孔隙率以及優(yōu)異的導電導熱性等特點，所以常常被開發(fā)應用于雙電層電容器?；诖耍菊n題從LIC多孔炭

2、正極材料入手，期望通過對石墨烯基炭氣凝膠進行改性處理后，得到比表面積高、孔徑結構豐富的電極材料，并將其與制備的納米片狀鈦酸鋰(LTO)分別作為正負極，組裝得到性能優(yōu)異的LIC。主要的研究成果如下:
　　1、通過溶膠-凝膠法合成了石墨烯基炭氣凝膠(GA)，并對其進行了不同比例的KOH活化處理。結果表明，經過KOH活化后，在材料的表面產生了豐富的孔隙結構，其比表面積顯著增大，并且隨著KOH比例的增大，比表面積也逐步增大。當KOH與GA

3、的活化比例為4時，其電化學性能最優(yōu)，半電池比容量相比活化之前提高了將近2.5倍，達到51.8mAh g-1，與LTO分別作為正負極材料組裝成LIC后，測得其最大能量密度能達到55.8Wh kg-1。
　　2、利用三聚氰胺和GA復合制備出氮摻雜石墨烯基復合炭氣凝膠(NGA)，并對其進行KOH活化處理。實驗結果表明，經過一定比例的氮摻雜之后再進行KOH活化，可以顯著的改善其孔隙結構，增大中孔所占的比表面積。同時，與a-GA-4半電池測

4、試結果對比可知，在進行氮摻雜之后再活化，其半電池比容量由51.8mAh g-1增大到76mAh g-1，與LTO匹配組裝成的LIC最大能量密度能達到70.2Whkg-1。這些結果表明大量的小中孔有利于電解液在材料內部的擴散，使得材料當中的微孔被充分利用，從而形成了更多的雙電層，比容量隨之增大，因此得到了性能更優(yōu)的LIC。
　　3、通過CO2活化法對GA內部結構和表面形貌進行了改性處理，研究了CO2的不同通氣速率對其內部結構和電化學