【浅析沥青基活性炭纤维在超级电容器中的应用1500字】

浅析沥青基活性炭纤维在超级电容器中的应用目录TOC\o"1-3"\h\u18223浅析沥青基活性炭纤维在超级电容器中的应用 115791.1沥青基活性炭纤维的制备流程 134161.1.1沥青基炭纤维的制备 1178241.1.2沥青基炭纤维活化 194231.2沥青基活性炭纤维的电学特性 2232611.2.1沥青基活性炭纤维循环伏安测试 2150591.2.2沥青基活性炭纤维充放电测试 2沥青基活性炭纤维原料便宜，含碳率高，所得活化纤维比表面积大，与多种活化炭纤维比较有明显的价格优势。1.1沥青基活性炭纤维的制备流程1.1.1沥青基炭纤维的制备张业琼等人[6]利用市面上购买的中间相沥青作为原料，用到2.1.2中酚醛纤维纺丝法中的熔融纺丝法制备了沥青基纤维。当温度达到中间320℃相沥青开始熔融，再通过特定装置的微小圆柱孔挤出，利用接收屏收集得到初始沥青基纤维。将初始沥青基纤维放置在240℃的氧气环境中预氧化，这里与聚丙烯腈基纤维的预氧化不同，聚丙烯腈基纤维可以利用干燥鼓风机鼓入的空气进行预氧化，但沥青基纤维预氧化需要在氧气环境中。稳定20h之后，将纤维在450℃的环境下进行碳化处理，最终得到沥青基炭纤维材料。1.1.2沥青基炭纤维活化因为物理活化法的高温容易导致沥青基炭纤维出现变性，所以张业琼等人[6]采用化学活化法对沥青基炭纤维进行了活化。具体为先通过化学试剂嵌入沥青基炭纤维表面[2]，然后通过反应使嵌入纤维的试剂在该位置形成微孔，增大比表面积。KOH活化法是活化沥青基炭纤维的常见方法。首先配制一定的KOH/CF溶液，将1.1.1中制得的沥青基炭纤维放入配制的溶液中超声1h后取出，在100℃下干燥12h，随后放入熔盐炉中，在惰性气体的氛围下，升高温度直至活化温度，随后多次洗涤样品，调节pH值，最后烘干制得沥青基活性炭纤维。图4-1为沥青基活性炭纤维扫描电镜图片，图中纤维表面比较光滑。图4-1沥青基活性炭纤维扫描电镜图片[6]1.2沥青基活性炭纤维的电学特性1.2.1沥青基活性炭纤维循环伏安测试图4-2沥青基活性炭纤维在不同扫描速率下的循环伏安曲线[6]姚之晓等人[7]通过改变伏安循环测试的扫描速率获得沥青基活性炭纤维的循环伏安曲线，如图4-2所示。当扫描速率为20mV/s,沥青基活性炭纤维图形呈现接近矩形形状,与酚醛基活性炭纤维和聚丙烯腈基活性炭纤维同样具有双电层特性，数据表明了沥青基活性炭纤维作为超级电容器的电极也具有可逆循环的性能。当扫描电压正向扫描和负向扫描时[7],能够明显从图中看到电流变化稳定，伏安特性曲线接近平台状。证明沥青基活性炭纤维作为电极对正负离子吸收稳定。当扫描方向发生改变时，电极变化响应时间较快，说明沥青基活性炭纤维电阻较小，表面孔径分布均匀，电容行为较好。扫描的过程没有出现氧化还原特征峰，表明沥青基活性炭纤维作为电容器的电极材料具有良好的电化学稳定性。1.2.2沥青基活性炭纤维充放电测试图4-3沥青基活性炭纤维在直流电下的充放电曲线[6]图4-3是将沥青基活性炭纤维作为电极组装成超级电容器通以0.02A/g直流电流恒定充放电曲线。从图中可以看到基本上每个波的形状都保持一致，展示出了沥青基活性炭纤维作为电容器电极具有良好的稳定性。图中首次充电循环的时间跨度较大，接近100min，后面的循环时间都趋于稳定，这是因为电解液中的正负离子要到达纤维表面需要克服很大的阻力，需要消耗很大的能量，导致充电时间变长。从图中可以看出每个峰都不是规则对称的，而是具有向右的一定倾角倾斜，说明充电时间比放电时间要长一些，这是由于电解液中的正负离子在电极上吸附所导致的。图4-4是沥青基活性炭纤维作为电极组装的超级电容器在不同电流密度下的充放电曲线比较，从图中可以明显看出当电流密度增大时，充放电的时间也随之减少。因为增大电流密度时，电极处的电压也会快速增大，首次充电时间也会变短，电解液中的正负离子没有获得足够的时间到达沥青基纤维表面，导致纤维对电解液中的离子吸附不充分，影响电容器比容，当电流密