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·194· 第九届全国新型炭材料学术研讨会论文集 不同电解液体系下微晶炭的电活化过程比较 孙刚伟， 宋文华， 乔文明， 凌立成 (化学工程联合国家重点实验室，华东理工大学，上海200237) moL／L 摘要：采用石油焦基微晶炭作为电极材料，分别以1 Et4NBF。／PC(四乙基铵四氟硼酸盐／碳酸丙烯酯)， 1mol／L mol／L Et4NBF4／AN(四乙基铵四氟硼酸盐／乙腈)，1Bu。NBF4／PC(四丁基铵四氟硼酸盐／碳酸丙烯酯)， moVL 和l Bu。NBF。／AN(四丁基铵四氟硼酸盐／乙腈)作为电解液，组装成有机体系超级电容器。采用恒流充放 电，循环伏安及交流阻抗等电化学手段及x．射线衍射(XRD)，Raman等技术考察了电解液离子尺寸、溶剂类型对 电化学活化过程的影响及电活化过程对电极材料微晶结构的影响。实验结果表明：对于此种微晶炭电极材料而 言，相比于溶剂PC，AN体系下电解液离子的溶剂化离子半径更小，其嵌人类石墨微晶层中的阻力也就更小，电活 化电位更低，更有利于大容量的实现。从阻抗的角度考虑，AN体系下的电荷传递阻抗及扩散阻抗也更低。而电解 质Et4NBF4与Bu。NBF4对电活化过程的影响差异不大。微晶炭电容器充放电后电极的类石墨微晶层间距(d0【圮)变 大，由于阳离子尺寸更大，负极的微晶层间距增大更为明显。Bu。NBF。与EhNBF。相比，由于前者阳离子尺寸更大， 导致其炭层间距增加也更为明显。电活化过程对电极材料微晶大小(La)影响不大。 关键词：微晶炭，电化学活化，有机电解液 ●—】“——一 m2／g)的活性炭球，其具有最佳的体积比电容(35 l 刚吾 F／cm3)，曹高萍等‘lO,llj考察了石油焦原料对微晶 电化学电容器(EDLC)又称超级电容器(Su· 炭结构及电化学性能的影响，认为石墨化程度较低 percapacitors)，是介于充电电池和电容器之间的一 的石油焦更宜作为制备微晶炭的原材料。时志强 种新型的储能器件，具有功率密度大、循环寿命长、 等¨纠对微晶炭的阻抗行为，功率及循环性能进行了 可快速充放电。、安全和无污染等特点，是一种高效、 分析。然而对于电活化过程的研究比较少，深入了 实用、环境友好型能量储存装置。在便携式仪器设 解这一过程对微晶炭电容器的系统研究和应用是非 备、数据记忆存储系统、电动汽车电源、应急后备电 常重要的。从微晶炭电容的工作机理可以知道Ve 源等许多领域都有广阔的应用前景及独特的优 取决于电极材料的微晶结构及电解液的类型。因此 势【l引。而目前超级活性炭作为超级电容最广泛采 本文采用KOH活化法制备了具有类石墨微晶结构 用的电极材料存在的主要问题是能量密度太低。为 的微晶炭，通过改变电解质阳离子的大小(四乙基 此，开发出一种高体积比能量的电极材料成为该领 域的热点。Okamura实验室b刮在改善电化学电容 异较大的两种溶剂(碳酸丙烯酯(PC)，乙腈 器比能量方面做出一定的贡献，该实验室使用一种 (AN))，匹配成4种电解液体系，分别对基于Et4 新型的微晶炭(CC)作为电极材料，开发的“纳米门NBF4／PC，Et4NBF4／AN，Bu4NBF4／PC，Bu4NBF4／ 电容器”是目前报道的比能量最高的电容器，其材 AN四种电解液体系下微晶炭电容性能及其对电活 料比能量达到70W·h／kg。 化电位的影响进行了初步的比较和考察，试图对电 微晶炭采用具有一定石墨层状结构的石油焦作 活化过