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1、活性泡沫炭用于超級(jí)電容器電極材料*發(fā)布時(shí)間：2010.05.25新聞來源：深圳市創(chuàng)天隆環(huán)保設(shè)備科技有限公司(電鍍?cè)O(shè)備廠/電鍍生產(chǎn)線/電鍍槽/PP槽/PVC槽/PVDF槽/電解槽/化成槽/鋁箔槽/不銹鋼槽/電鍍生產(chǎn)線/滾鍍生產(chǎn)線/工業(yè)廢氣處理工程/廢氣處理凈化塔/防腐過濾機(jī)/整流機(jī)/離心機(jī)/超聲波清洗機(jī)及電鍍周邊設(shè)備摘 要: 以酚醛樹脂、煤瀝青泡沫炭為原料,經(jīng)水蒸?氣活化制得比表面積分別為961和953m2/g的活性泡?沫炭。采用掃描電鏡、BET吸附儀、恒流充放電法和?循環(huán)伏安法對(duì)兩種活性泡沫炭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征并研?究其充放電性能。結(jié)果表明,酚醛樹脂泡沫炭在1.0?nm以下的
2、孔較煤瀝青泡沫炭豐富。在1.0mA充放電?時(shí),兩者的充放電容量分別為106.28和105.1F/g,相?差不大,當(dāng)充放電電流增大到50mA時(shí),前者容量為?41.94F/g,后者為17.23F/g?？梢?微孔的孔徑分布?對(duì)充放電性能具有很大影響,增大微孔的孔徑有利于?提高活性炭電極的充放電容量和功率。循環(huán)伏安法測(cè)?試表明在100mV/min掃描速率下酚醛樹脂泡沫炭粉?的電化學(xué)窗口大于煤瀝青泡沫炭粉。?????關(guān)鍵詞: 超級(jí)電容器;泡沫炭;孔結(jié)構(gòu);充放電性能?????中圖分類號(hào): TM53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A?文章編號(hào):1001-9731(2010)01-0165-04?????1
3、引 言?????超級(jí)電容器是性能介于電池與傳統(tǒng)電容器之間的?一種新型儲(chǔ)能元件,具有比功率高、循環(huán)性能好、可快?速充放電等優(yōu)點(diǎn),在電動(dòng)汽車、航空航天、軍事等領(lǐng)域?有廣闊的應(yīng)用前景[1,2]。?提高超級(jí)電容器性能的關(guān)鍵是尋找合適的電極材?料,目前研究較多的有炭材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合?物等單一電極材料以及復(fù)合電極材料[3,4]。關(guān)于炭電?極材料的研究集中體現(xiàn)在通過原料和工藝條件控制孔?結(jié)構(gòu)、形態(tài)及電性能,從而得到低成本、高能量密度與?功率密度的電極材料[5,6]。?????泡沫炭是將炭的有機(jī)前驅(qū)體經(jīng)過發(fā)泡形成的具有?發(fā)達(dá)的三維網(wǎng)絡(luò)孔隙的多孔炭材料,孔徑主要是微米?級(jí)的孔[7]
4、。由于均勻的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和泡壁尺寸,泡?沫炭便于水蒸氣活化過程中的擴(kuò)散,形成均勻的以微?孔為主的活性炭材料,這一過程有利于孔結(jié)構(gòu)的控制?和生產(chǎn)成本的降低。?以煤焦油瀝青和酚醛樹脂為原料,通過發(fā)泡的方?法制備成多孔炭,再通過水蒸氣活化提高其比表面積。?考察了具有豐富擴(kuò)散通道的來自不同前驅(qū)體的活性泡?沫炭其孔結(jié)構(gòu)對(duì)超級(jí)電容器充放電性能的影響。?????2 試 驗(yàn)?????2.1 泡沫炭原料?????煤瀝青基泡沫炭采用超臨界方法從各向同性煤瀝?青制得[7]。?酚醛樹脂泡沫炭采用以下方法制得:將軟化點(diǎn)為?210℃的熱塑性酚醛樹脂(上海杞南樹脂廠2123型)加?入六次甲基四胺固化劑,
5、置于管式炭化爐中,在氮?dú)獗?護(hù)下,以5℃/min的速率升溫至700℃,保溫1h,得酚?醛樹脂基泡沫炭。?????2.2 活 化?????將酚醛樹脂基泡沫炭放置在活化爐中,在氮?dú)獗?護(hù)下以5℃/min升溫到800℃后,以1.0ml/min水流?量進(jìn)行常壓活化2h。制得酚醛樹脂基活性泡沫炭。?將煤瀝青基泡沫炭放置在活化爐中,在氮?dú)獗Ｗo(hù)?下以5℃/min升溫到850℃后,以1.0ml/min水流量?進(jìn)行常壓活化3h,制得煤瀝青基活性泡沫炭。?所得兩種基體活性泡沫炭研磨成粉,篩分后得到?粒徑相近的樣品。?????2.3 活性炭的樣品的表征?????活性炭的形貌用Jeol-JSM56
6、00LV型掃描電子顯?微鏡(SEM)觀察。?比表面積及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)由ASA?P2020型物理自?動(dòng)吸附儀測(cè)定,采用容量法以液氮為吸附介質(zhì),在低溫?(77K)下測(cè)定。用BJH法計(jì)算得到樣品的孔徑分布曲?線。?????2.4 活性炭電極的制備及超級(jí)電容器模型的組裝?????按85∶10:5的質(zhì)量比稱取活性炭電極材料、乙炔?黑導(dǎo)電劑和60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的聚四氟乙烯乳液,加入?適量蒸餾水,在瑪瑙研缽中充分研磨,然后在5MPa下?將混合物壓制在泡沫鎳上,壓制成厚度約為0.5mm、?直徑為12.0mm的圓形膜片,干燥后編號(hào)稱重,按照每?片膜片的質(zhì)量計(jì)算活性炭的準(zhǔn)確含量。?將電極片、隔膜和
7、電解液組裝成電容器。隔膜為?聚丙烯微孔膜,電解液為1.5mol/L的KOH溶液。?????2.5 比電容測(cè)試?????使用上海正方電子儀器廠生產(chǎn)的DC-5型恒電流?電池測(cè)試儀和ZF-9循環(huán)伏安掃描儀對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)?行了電化學(xué)性能測(cè)試,控制掃描(充放電)電壓在0~?0.9V。?????3 結(jié)果與討論?????3.1 活性炭的形貌與孔結(jié)構(gòu)?????圖1所示分別為煤瀝青基、酚醛樹脂基活性泡沫?炭(以下分別簡(jiǎn)稱為ACP和ACR)掃描電鏡照片?；?性炭顆粒是由泡沫炭的泡壁斷裂研磨而成,因此都保?留了泡沫炭的條帶形結(jié)構(gòu),粒度比
