離子液體輔助制備多孔碳材料及其在超級電容器中的應(yīng)用研究.pdf

1、具有功率密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長等優(yōu)點的超級電容器是重要的儲能器件。然而，其較低的能量密度無法滿足下一代電子設(shè)備的高能量輸出需求。提高超級電容器的能量密度的關(guān)鍵在于制備電化學(xué)性能優(yōu)良的電極材料。室溫離子液體由于不易揮發(fā)、熱穩(wěn)定性好、電化學(xué)窗口寬等特性，在電極材料的合成和電解液方面的應(yīng)用越來越廣泛。本論文主要研究利用離子液體輔助制備電化學(xué)性能優(yōu)良的多孔材料應(yīng)用于超級電容器中。主要概括為以下三個方面：
　?。ㄒ唬╇x子熱法制備石

2、墨烯基多孔碳及其在離子液體電解液中的雙電層性能研究
　　本章利用離子液體為溶劑合成電極材料，同時利用離子液體電解液制備高性能雙電層電容器。其中利用離子液體為溶劑的離子熱法合成的石墨烯基多孔碳（GPC）在水系和離子液體電解液中都表現(xiàn)出較高的比電容量。在水系電解液中2A g-1電流密度下經(jīng)過10000圈穩(wěn)定性測試后，GPC碳材料的比容量保持率為94.2%，反映出GPC碳材料具有良好的長循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性。GPC碳材料在離子液體電解液能

3、量密度最高值為90.4Wh kg-1，比相同條件下水系電解液的能量密度高8倍。
　?。ǘ╇x子液體輔助制備氮—硫共摻雜多孔碳材料在超級電容器中的性能研究
　　本章通過直接炭化離子液體制備電化學(xué)性能優(yōu)良的N、S共摻雜石墨烯多級孔結(jié)構(gòu)碳材料（GGI）。離子液體作為唯一雜原子源在材料中引入 N，S元素，雜原子摻雜可以增加GGI材料與電解液的浸潤性，同時增加GGI碳材料結(jié)構(gòu)中的缺陷和活性位點。GGI碳材料具有較高比表面積和適宜的孔徑

4、分布，為電解液離子的快速傳輸提供了低內(nèi)阻的擴(kuò)散渠道。GGI碳材料在水系和離子液體電解液中都具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，GGI碳材料在離子液體電解液能量密度是水系電解液中的9倍。
　?。ㄈ╇x子液體還原氧化石墨烯材料的制備及其電化學(xué)性能測試
　　本章介紹了一種利用離子液體制備還原氧化石墨烯材料（IL/rGO）的簡單方法。超級電容器的電極材料采用IL/rGO復(fù)合材料，電解液為6M KOH。嵌入石墨烯層間的離子液體可以有效防止層間的堆疊