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一种生物炭基柔性固态超级电容器的制备及性能研究

论文摘要

利用固体农业废弃物玉米秸秆作为原料,经高温煅烧,KOH刻蚀获得具有较大比表面积的多孔生物炭材料,并采用粉末X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电镜（FE-SEM）、红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）以及比表面积和孔径分析仪（BET）等表征手段,研究其物理、化学结构和微观形貌。结果表明,所制备的生物炭材料具有发达的"微孔-中孔-大孔"三维贯通多级孔道结构,比表面积高达1228 m2·g-1。将其作为电极材料,与H2SO4/PVA凝胶电解质可组装成为具有柔性的全固态超级电容器。利用循环伏安测试（CV）、恒电流充放电（GCD）以及交流阻抗测试（EIS）对柔性超级电容器电化学性能进行了测试。在电流密度为1.0 A·g-1的条件下,其比容量可达125 F·g-1。该器件具有良好的机械柔性和电化学稳定性,将其从0°弯曲至180°的过程中,比电容保持率约为93.5%;以不同弯曲角度将其连续弯折100次后,仍能保持较高的比电容。此外,在弯折角度180°、充放电电流密度为5.0 A·g-1的条件下经过500次循环充放电后,比电容值保持率约为95.6%,库仑效率约为94.9%。说明所制备的柔性超级电容器具有优异的充放电性能和长效循环稳定性。作为一种柔性、质轻、便携的储能装置,在可穿戴电子器件领域内具有潜在应用价值。同时该方法也为固体农业废弃物玉米秸秆的高附加值转化利用和新型绿色能源器件创新研制提供了新的技术途径。

论文目录

  • 引言
  • 1 实验材料和方法
  •   1.1 试剂与材料
  •   1.2 柔性电极的制备
  •     1.2.1 生物炭材料的预处理
  •     1.2.2 生物炭材料的碱刻蚀
  •     1.2.3 柔性电极的制备
  •   1.3 柔性电解质的制备
  •   1.4 柔性超级电容器的构建
  •   1.5 表征与测试设备
  • 2 实验结果与讨论
  •   2.1 生物炭微观形貌分析
  •   2.2 比表面积与孔径分布
  •   2.3 粉末X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）和拉曼（Raman）光谱分析
  •   2.4 超级电容器的电化学性能测试
  • 3 结论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 禹兴海,罗齐良,潘剑,韩玉琦,张奇峰

    关键词: 玉米秸秆,生物炭,固态凝胶电解质,柔性,超级电容器

    来源: 化工学报 2019年09期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

    专业: 电力工业

    单位: 河西学院柔性复合材料应用基础研究所,复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室,美国特拉华大学化学与生物分子工程系,甘肃省河西走廊特色资源利用省级重点实验室

    基金: 国家自然科学基金项目(21865008),甘肃省委组织部青年人才专项(陇原青年创业创新人才团队)(甘组通字2018-81),复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室开放课题项目(K-2018-14),河西学院博士科研启动项目(HXBQ 2017-05)

    分类号: TM53

    页码: 3590-3600

    总页数: 11

    文件大小: 1608K

    下载量: 621

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/3f098b282b3d01f3af891550.html