基于表面功能化碳微球與氧化還原電解液的無(wú)粘結(jié)劑超級(jí)電容器及其協(xié)同效應(yīng)研究.pdf

1、設(shè)計(jì)制備能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率密度、高能量密度的超級(jí)電容器是新能源領(lǐng)域的重要發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)?；陔p電層儲(chǔ)能的多孔碳材料，由于其表面積高，導(dǎo)電性好，因而被廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容器中。研究表明，除了雙電層儲(chǔ)能，碳材料表面的活性官能團(tuán)可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)而提供額外的容量；然而，碳材料表面活性官能團(tuán)與電解液離子之間的反應(yīng)通常不夠穩(wěn)定，導(dǎo)致其循環(huán)性能差，電荷存儲(chǔ)受限。另一種增加碳材料氧化還原活性的方法是使用具有氧化還原活性的電解液，此類(lèi)電解液在電池中發(fā)

2、生額外的氧化還原反應(yīng)因而可以存儲(chǔ)額外的電荷。但是它們?cè)谘h(huán)反應(yīng)過(guò)程中主要缺點(diǎn)是有限的氧化還原反應(yīng)和循環(huán)穩(wěn)定性差。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴提出了一種新的有效策略，在無(wú)需加入粘結(jié)劑的情況下，利用電解液中的 Cu2+與多孔碳電極表面氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了超過(guò)傳統(tǒng)電解液體系高達(dá)10倍的比容量（4700 F g-1）。三電極體系中在60 A g-1的大電流密度下充放電循環(huán)5000次后，容量保持率高達(dá)99.4％。在二電極體系中材料比容量仍可

3、達(dá)1010 F g-1。大幅提升的電化學(xué)性能歸因多孔碳電極超低的電荷轉(zhuǎn)移阻抗（0.04Ω），以及電解液離子與表面氧分子之間的協(xié)同作用。⑵在使用CuCl2這一新型氧化還原電解液時(shí)，對(duì)稱(chēng)兩電極超級(jí)電容器也展現(xiàn)出很好電化學(xué)性能?？稍趯?shí)現(xiàn)7 kW kg-1的功率密度的同時(shí)，獲得高的能量密度（73Whkg-1）與比容量（294 Fg-1）。⑶混合型超級(jí)電容器在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域體現(xiàn)了優(yōu)異的電化學(xué)性能。然而，基于微型多孔碳電極的對(duì)稱(chēng)式超級(jí)電容器要實(shí)現(xiàn)高的