多级孔道炭材料的制备及其电化学性能研究
在动力电源和储能领域中,高能量密度、高功率密度的超级电容器和锂离子电池具有重要的应用前景,而实现超级电容器和锂离子电池在动力电源领域应用的关键之一是制备容量高、倍率性能好、循环寿命长、安全性好的电极材料,如炭电极材料、过渡金属氧化物电极材料和有机导电聚合物材料等。在众多的电极材料中,炭电极材料以其独特的化学稳定性,良好的电子导电能力,丰富的比表面积以及相对低廉的生产成本等优点,备受人们的关注。
传统活性炭电极材料由于其较小的微孔孔径,导致其有效比表面积较低,同时表面化学成分可控性差,应用于超级电容器和锂离子电池中,所提供的能量密度和功率密度较低,循环稳定性也较差。为了提高电极材料的电化学容量和循环稳定性,需要在保持炭材料高比表面积的同时,有效地扩大其孔径,缩短孔道的轴向长度,从而促进电解液在电极材料界面处的快速传输和有效扩散；同时,对材料的表面进行化学掺杂,改变炭骨架的电子云密度和极性,可提高其电子导电能力和表面润湿性。
因此,本文以电极材料的结构设计为导向,使用溶液化学法合成了一系列新型多孔炭电极材料,并研究了材料的结构与电化学性能之间的关系。 ...