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氮掺杂多孔碳的制备及其电容性能研究

毕红  张翔  
【摘要】:氮掺杂多孔碳(NPC)电极材料具有特殊的多孔结构导致其比表面积高、化学稳定性好同时电容性能良好,然而导电性差、能量密度低等因素也限制了其实际应用。本课题组以天然产物为碳源,经高温热解产生碳化残渣,将这些残渣经筛分、与氢氧化钾和三聚氰胺一起混合、研磨、然后再经过高温焙烧、洗涤、烘干后得到NPC样品。该样品外观为黑色粉末,在扫描电镜下观察其形貌呈现多孔状,平均孔径为290 nm,氮元素含量达到6.45 wt%。将NPC与乙炔黑、聚偏氟乙烯按8:1:1的质量比制成电极压片,可组装成对称型超级电容器。在两电极体系下,以1 MLiClO_4/DMC为电解液,通过恒电流充放电(GCD)和循环伏安(CV)测试表明:电流密度为0.5 A/g时,组装的超级电容器的比电容达到112 F/g,而且当功率密度为250 W/kg时,能量密度可达到15.5 Wh/kg。经1000次循环充放电后,其比电容仍然保持95.2%,库仑效率基本稳定在99%,从而说明NPC具有优良的电容性能和循环稳定性。

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