锂离子电容器硬碳负极材料的表面改性及其电化学性能研究

• 作者: 王赫 秦楠 郭鑫 郑俊生 赵基钢
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 锂离子电容器 负极材料 硬碳 表面 氧化 电化学
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 材料化学工程与纳米技术
• 页码范围: 2735-5742
• 页数: 3007页
• 分类号: O646
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200071

摘要

以浓硫酸和浓硝酸为氧化剂，采用超声氧化法对硬碳进行表面氧化处理，并研究其作为锂离子超级电容器负极材料的电化学性能。采用扫描电镜、X射线衍射和X射线光电子能谱等表征手段研究了超声氧化处理对硬碳形貌、结构以及表面含氧官能团相对含量的影响。采用恒电流充放电、循环伏安法及交流阻抗法等电化学测试手段对处理前后硬碳的电化学性能进行研究。结果表明：超声氧化处理能在硬碳表面引入适量的含氧官能团，添加额外的活性中心，提高电子迁移率，进而提高硬碳材料的电化学性能。半电池测试中，在2A·g-1的高电流密度下，氧化硬碳的比容量是未处理硬碳的2倍，具有优秀的倍率性能。以氧化硬碳负极和活性炭正极制备出锂离子电容器，能量密度为37.6W·h·kg-1，功率密度可达9415W·kg-1，在1.0A·g-1电流密度下，经过4000次充放电循环后，容量保持率为99.1%，具有良好的循环稳定性。