活性炭中的氮(dan)與超級電容器混合

　　鋰離(li)子混(hun)合超(chao)級電(dian)容(rong)器結(jie)(jie)合鋰離(li)子電(dian)池和(he)(he)(he)(he)超(chao)級電(dian)容(rong)器的(de)(de)主要(yao)優(you)點，已(yi)成為一種極(ji)具吸(xi)引力的(de)(de)儲(chu)能(neng)系(xi)統。石(shi)(shi)墨(mo)烯和(he)(he)(he)(he)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)作為鋰離(li)子電(dian)池和(he)(he)(he)(he)超(chao)級電(dian)容(rong)器中(zhong)的(de)(de)普通電(dian)極(ji)材料，提供高化學、熱(re)和(he)(he)(he)(he)物(wu)理穩定(ding)性(xing)(xing)的(de)(de)可調多孔結(jie)(jie)構，導致(zhi)電(dian)導率優(you)異(yi)，容(rong)量提高。將石(shi)(shi)墨(mo)烯和(he)(he)(he)(he)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)中(zhong)的(de)(de)元素氮(dan)混(hun)合物(wu)視為進(jin)一步提高其性(xing)(xing)能(neng)。本文簡要(yao)總結(jie)(jie)了混(hun)合超(chao)級電(dian)容(rong)器的(de)(de)*新技術，重點是使用石(shi)(shi)墨(mo)烯和(he)(he)(he)(he)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。還強調了后續(xu)LiHSCs與(yu)石(shi)(shi)墨(mo)烯和(he)(he)(he)(he)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)混(hun)合的(de)(de)氮(dan)。

　　由混(hun)合(he)超(chao)級電容器(qi)組成

　　隨著技(ji)術設備數量的(de)增加和(he)便(bian)攜式電子產品的(de)發展，全球(qiu)對智(zhi)能高效儲(chu)能系(xi)統的(de)需求正在迅速增長。鋰離子電池(LIB)超級電容器(qi)確實是預計將應(ying)用(yong)于智(zhi)能儲(chu)能領(ling)域的(de)絕佳(jia)候(hou)選人。以前使用(yong)的(de)電池電極材(cai)料(liao)(liao)包(bao)括(kuo)一些碳材(cai)料(liao)(liao)、金屬(shu)氧(yang)化物(wu)(wu)和(he)金屬(shu)氫氧(yang)化物(wu)(wu)。而在LIHSC由于其可管理的(de)多孔(kong)結構和(he)高表面積，常用(yong)的(de)電容器(qi)電極材(cai)料(liao)(liao)由活性炭組成(cheng)。碳納米管納米管和(he)石墨烯等其他材(cai)料(liao)(liao)。

　　石墨烯和(he)活性(xing)炭被(bei)廣泛研(yan)究為鋰離子混合超級電容器的(de)電極材(cai)料，因為它(ta)們具有較高(gao)(gao)的(de)表面積，易于鋰離子插層(ceng)，具有優異的(de)容量(liang)保(bao)持性(xing)、長(chang)壽(shou)(shou)命(ming)周期和(he)約束結構類型。基于石墨烯或(huo)活性(xing)炭及其(qi)復合材(cai)料的(de)電極組裝的(de)混合設備已報告高(gao)(gao)功(gong)率密(mi)度的(de)高(gao)(gao)能量(liang)密(mi)度。據(ju)報道，長(chang)期穩定的(de)循環(huan)壽(shou)(shou)命(ming)和(he)改進的(de)容量(liang)保(bao)留。

　　采用形態(tai)控制和元素混合(he)，以提(ti)高石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)和活性炭基電(dian)極的(de)性能。制備了0-D石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)量(liang)子(zi)點，1-D石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)納(na)米(mi)帶(GNR)，2-D石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)片，3-D石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)和多孔石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)。引(yin)入石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)3D為了實現改進(jin)的(de)性能，交聯位點由石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)片制成π-π堆疊產生的(de)。可(ke)壓縮性90%，超(chao)輕重量(liang)和高導電(dian)性3D石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)氣凝膠印(yin)刷。該(gai)方法可(ke)用于打印(yin)所需的(de)石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)網(wang)絡結構，以平滑混合(he)電(dian)容(rong)器中(zhong)(zhong)電(dian)子(zi)和鋰離子(zi)的(de)路徑。如石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong)(zhong)的(de)元素摻(chan)雜法N-，Cr，B已報道(dao)摻(chan)雜活性炭具有(you)改善(shan)的(de)電(dian)化學(xue)性能。

　　N摻雜活性炭

　　氮(dan)(dan)是偽(wei)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)元件。氮(dan)(dan)摻(chan)雜被認(ren)為(wei)是將偽(wei)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)性(xing)(xing)質納入石(shi)墨(mo)烯(xi)和(he)(he)活性(xing)(xing)炭的(de)理想方法(fa)，用于高(gao)性(xing)(xing)能超(chao)級電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器的(de)應(ying)(ying)用。氮(dan)(dan)與(yu)(yu)碳(tan)(tan)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)負性(xing)(xing)差異較(jiao)大，即氮(dan)(dan)與(yu)(yu)碳(tan)(tan)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)負性(xing)(xing)差異較(jiao)大 3.04 ：2.55，這(zhe)(zhe)(zhe)導致(zhi)N摻(chan)雜石(shi)墨(mo)烯(xi)(NG)電(dian)(dian)(dian)影中碳(tan)(tan)網(wang)絡的(de)極(ji)化(hua)(hua)(hua)。這(zhe)(zhe)(zhe)種極(ji)化(hua)(hua)(hua)通過影響碳(tan)(tan)原子的(de)自旋密度和(he)(he)電(dian)(dian)(dian)荷分布而導致(zhi)活化(hua)(hua)(hua)區NG電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學反(fan)應(ying)(ying)發(fa)(fa)生(sheng)在表面。氮(dan)(dan)摻(chan)雜劑打(da)開導帶與(yu)(yu)價(jia)帶之(zhi)間(jian)的(de)帶隙，使費(fei)米能級高(gao)于狄拉克點。這(zhe)(zhe)(zhe)種帶隙使NG成為(wei)電(dian)(dian)(dian)子和(he)(he)半(ban)導體應(ying)(ying)用的(de)合適候選(xuan)人。簡而言之(zhi)，作為(wei)極(ji)化(hua)(hua)(hua)的(de)結果(guo)，石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)電(dian)(dian)(dian)子、磁性(xing)(xing)、光(guang)學、電(dian)(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)質發(fa)(fa)生(sheng)了變化(hua)(hua)(hua)。

　　與電(dian)(dian)(dian)(dian)容器相比，活(huo)性(xing)(xing)炭中的(de)氮(dan)摻(chan)雜增(zeng)加。由于含有(you)官能團氮(dan)的(de)法拉第反(fan)應孔的(de)改善，其潤濕性(xing)(xing)不僅提高了活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)導電(dian)(dian)(dian)(dian)性(xing)(xing)，而(er)且增(zeng)加了混合氮(dan)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)容性(xing)(xing)。氨*常用于活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)熱處理，以混合氮(dan)氣(NH 3)。石墨烯和(he)活(huo)性(xing)(xing)炭中的(de)氮(dan)混合進一步增(zeng)強了使用NG或(huo)氮(dan)與活(huo)性(xing)(xing)炭混合(NAC)復合材料組裝的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)活(huo)性(xing)(xing)。基于NG和(he)NAC毫無疑(yi)問，電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)混合器具(ju)有(you)電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)性(xing)(xing)能。

　　活性炭(tan)(tan)的N摻(chan)雜可以進一步提高(gao)活性炭(tan)(tan)的性能(neng)。首次使用氮摻(chan)活性炭(tan)(tan)(高(gao)達(da)29000m 2 g -1的超高(gao)表(biao)面積，4重量%氮)作為(wei)LiHSC使用陰極(ji)材(cai)料(liao)Si / C陰極(ji)和陽(yang)極(ji)的質量比(bi)為(wei)2 : 1 負(fu)極(ji)材(cai)料(liao)中的有機電解質。采用氨作為(wei)氮前(qian)體，預處理材(cai)料(liao)作為(wei)活性炭(tan)(tan)前(qian)體，并在不(bu)同溫(wen)度下退火(huo)。他們在1747-30 127 W kg下實現(xian)了230-141 W h kg -能(neng)量密度-1功率密度。

　　總之，由(you)于(yu)(yu)鋰電(dian)池的(de)電(dian)化學(xue)性(xing)(xing)能(neng)(neng)高(gao)(gao)，循(xun)環壽命長，Li-HSC它確(que)實是(shi)一個有(you)前途的(de)儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)。與包(bao)括LIB，SC，與所有(you)其他儲(chu)能(neng)(neng)裝置(zhi)相(xiang)比，裝置(zhi)相(xiang)比，LIHSC它是(shi)**能(neng)(neng)提供高(gao)(gao)能(neng)(neng)量密(mi)度和(he)高(gao)(gao)功率(lv)密(mi)度的(de)儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)，因(yin)此具有(you)滿(man)足智能(neng)(neng)儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)需求的(de)潛力(li)。石墨烯(xi)和(he)活性(xing)(xing)炭具有(you)高(gao)(gao)熱和(he)物理穩定性(xing)(xing)、可(ke)調多(duo)孔(kong)結(jie)構和(he)高(gao)(gao)表面積LIHSC有(you)很大的(de)應用(yong)。氮(dan)(dan)摻(chan)雜(za)具有(you)重(zhong)要意(yi)義，因(yin)為基于(yu)(yu)氮(dan)(dan)摻(chan)雜(za)石墨烯(xi)和(he)活性(xing)(xing)炭電(dian)極(ji)的(de)高(gao)(gao)能(neng)(neng)密(mi)度。氮(dan)(dan)摻(chan)雜(za)劑組數(shu)越多(duo)，電(dian)極(ji)能(neng)(neng)量密(mi)度越高(gao)(gao)。這(zhe)種高(gao)(gao)能(neng)(neng)量密(mi)度是(shi)由(you)于(yu)(yu)氮(dan)(dan)基團的(de)法拉(la)第反應和(he)孔(kong)壁的(de)改善。氮(dan)(dan)摻(chan)雜(za)還增加了(le)碳原子(zi)的(de)導電(dian)性(xing)(xing)，提高(gao)(gao)了(le)電(dian)極(ji)的(de)容量。由(you)于(yu)(yu)氮(dan)(dan)誘(you)導的(de)額外(wai)電(dian)荷存儲(chu)機制，所有(you)其他電(dian)極(ji)都具有(you)更(geng)好(hao)的(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)。然而，混(hun)合百分(fen)比的(de)影響尚未得(de)到解釋。