江苏活性炭的电化学性能

　　活性炭的电化学性能

　　能源问题是21世纪活性炭电化学性能*显著的全球挑战之一。全球对能源供应和环境保护的需求急剧增加，迫使世界面临经济危机。据*近报道，全球能耗每年约为4.1×10 20 J--其80%来自不可再生碳密集型化石燃料，包括煤、石油和天然气。过度依赖燃烧化石燃料带来了许多环境问题，增加了全球经济的负担。随着世界的不断发展，能源需求迅速增长，地球不可再生能源总量相当有限。因此，为了满足日益增长的能源需求，减少对环境的应力，需要安全、实用、可持续、性能良好的能量转换和存储设备。

　　电化学电容器*近引起了人们的极大兴趣，包括显著的循环效率、预期的循环寿命、快速充放电率和优良的功率密度，以及便携式电子、混合电动汽车和存储器的备用设备。毫无疑问，活性炭双层电容器的性能主要取决于其电极材料的类型和形式。超级电容器的纹理电位电极材料研究以各种形式进行了报道。以活性炭为材料，如活性炭、石墨烯、碳纳米结构，如管道和纤维、来自碳化物的碳等。

　　此外，活性炭具有多孔结构丰富、杂原子自掺杂、物理化学稳定性和环保等优点，广泛应用于能源相关领域，以满足能源供应的迫切需求。截至目前，坚果壳、椰壳、木材、动物骨、纤维等各种活性炭材料已被广泛用作制造电容器的前体。大多数报告称，活性炭的储能性能超过了其他非活性炭材料的储能性能。

　　活性炭的电化学性能

　　5%的电极PTFE，乙炔碳黑10%，活性炭85%。将所有材料均匀混合，然后在1.4MPa将其压在镍泡沫基材上，然后在真空烘箱中压在110℃干燥12小时。每个集电器上的活性物质量约为4.7mg·cm -2。6.通过多孔膜分离M KOH对称双电极电池组装电解质水溶液。采用循环伏安法(CV)，恒电流充放电(GCD)电化学阻抗光谱(EIS)研究样品的电容性能。在0.01Hz-100KHz在5的频率范围内mV在开路电位下测量范围EIS光谱。所有电化学测量均在电化学工作站进行。所有试验均在室温下进行。

　　活性炭的形状和结构

　　四个活性炭样品(LSC-1-4)的XRD图谱显示没有尖锐和强峰(如图1所示)，表示所有活性炭样品的非晶状态。一方面位于23左右°位于44的宽峰和宽峰°弱峰是无定形石墨碳的特征峰，表明LSC样品的石墨化程度有限。另一方面，以44°中心弱峰的出现表明电导率的提高。特别地，LSC-1在44°与其他样品相比，观察到的尖锐峰值表明，LSC-石墨化程度提高。

　　电化学表征活性炭

　　基于活性炭的超级电容器的活性炭样品(SC-LSC)的电容性，LSC-3和LSC-4通过电化学技术序列进行评估，包括室温下CV，GCD和EIS测试。图2显示了四个不同扫描速率的人SC-LSC的CV电势窗的范围为0-0.8V。如所见，所有超级电容活性炭在相对较低的扫描速率下具有理想的矩形电容性能，即充电 - 双层电容器在放电过程中的典型性质。即使在500 mV·s -在1的高扫描速率下，如图2所示d，SC-LSCs的CV由于样品的优良导电性和低质量传输电阻，曲线保持了伏安曲线的准矩形状，几乎没有变形。显然，短离子通道和电解质储层的快速离子运输来自活性炭样品的分层孔结构。类似地，超级电容活性炭由于理想的分层多孔结构和活性炭的高表面积而显示出*高的电容值。

　　碳化活化前，由纤维材料合成四种活性炭。所有制备的活性炭主要表现为微孔结构。发现通过ZnCl 2活化法制备的活性炭表现出*大的比表面积，在所有活性炭样品中表现出*佳的电化学性能，其中0.1A·g 的电容为107.4F·g -1 -1.对称双电极电池。随着电流密度大于1，这些活性炭基超级电容器的电容仅大于1A·g -而略有变化。所有超级电容器在1中显示出优异的电化学稳定性A·g -1的 充放电循环5000次后，LSC-1型超级电容器的电容保持在92.6%以上。这些结果表明，纤维材料是合理设计和制备具有高表面积和优良电化学性能的活性炭的好候选人。