活性炭中的氮與(yu)超級電(dian)容(rong)器混(hun)合

　　鋰(li)離(li)子混(hun)合超(chao)級電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)結(jie)(jie)合鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)池和(he)超(chao)級電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)的(de)(de)主(zhu)要優點(dian)，已成為一種極(ji)(ji)具吸引力(li)的(de)(de)儲能系統(tong)。石(shi)墨烯(xi)和(he)活性炭(tan)作(zuo)為鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)池和(he)超(chao)級電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)中(zhong)的(de)(de)普(pu)通(tong)電(dian)(dian)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)，提供高(gao)化學(xue)、熱和(he)物(wu)理穩定性的(de)(de)可(ke)調多(duo)孔(kong)結(jie)(jie)構，導致電(dian)(dian)導率優異，容(rong)(rong)量(liang)提高(gao)。將石(shi)墨烯(xi)和(he)活性炭(tan)中(zhong)的(de)(de)元(yuan)素氮混(hun)合物(wu)視為進一步提高(gao)其(qi)性能。本文簡要總結(jie)(jie)了混(hun)合超(chao)級電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)的(de)(de)*新技術，重點(dian)是使用(yong)石(shi)墨烯(xi)和(he)活性炭(tan)。還(huan)強調了后(hou)續LiHSCs與石(shi)墨烯(xi)和(he)活性炭(tan)混(hun)合的(de)(de)氮。

　　由混(hun)合超級電容器組(zu)成

　　隨著技術設備數量(liang)的(de)(de)(de)(de)增加和便攜式(shi)電(dian)子產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)(de)發展，全球對(dui)智(zhi)能(neng)(neng)高效儲(chu)能(neng)(neng)系統的(de)(de)(de)(de)需求正在(zai)迅速增長。鋰離子電(dian)池(LIB)超級電(dian)容器確實(shi)是預計將應(ying)用(yong)(yong)于智(zhi)能(neng)(neng)儲(chu)能(neng)(neng)領(ling)域的(de)(de)(de)(de)絕(jue)佳候選人。以前(qian)使用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)電(dian)池電(dian)極材(cai)料包括一些碳材(cai)料、金(jin)屬(shu)氧化(hua)物和金(jin)屬(shu)氫氧化(hua)物。而在(zai)LIHSC由(you)于其(qi)可(ke)管(guan)理(li)的(de)(de)(de)(de)多孔結構和高表面(mian)積，常用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)電(dian)容器電(dian)極材(cai)料由(you)活性(xing)炭組成。碳納米管(guan)納米管(guan)和石墨烯(xi)等其(qi)他(ta)材(cai)料。

　　石(shi)墨烯和活性炭(tan)被廣泛研究(jiu)為(wei)鋰離子(zi)混(hun)合超級電容器的(de)(de)電極材料，因為(wei)它們具有較(jiao)高的(de)(de)表面(mian)積，易于鋰離子(zi)插層(ceng)，具有優異的(de)(de)容量(liang)(liang)保持性、長壽(shou)命周期和約束結(jie)構類型。基(ji)于石(shi)墨烯或(huo)活性炭(tan)及其(qi)復合材料的(de)(de)電極組裝的(de)(de)混(hun)合設備已報告高功率(lv)密度的(de)(de)高能(neng)量(liang)(liang)密度。據報道，長期穩定的(de)(de)循環壽(shou)命和改(gai)進的(de)(de)容量(liang)(liang)保留。

　　采用形(xing)態控制和(he)元(yuan)素(su)混(hun)合(he)，以提高石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)和(he)活性(xing)(xing)炭基(ji)電(dian)(dian)極(ji)的(de)性(xing)(xing)能。制備了(le)0-D石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)量(liang)子(zi)點，1-D石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)納米帶(GNR)，2-D石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)片，3-D石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)和(he)多孔(kong)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)。引(yin)入石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)的(de)3D為了(le)實現改進的(de)性(xing)(xing)能，交聯位點由石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)片制成(cheng)π-π堆疊產(chan)生的(de)。可壓縮(suo)性(xing)(xing)90%，超(chao)輕重(zhong)量(liang)和(he)高導電(dian)(dian)性(xing)(xing)3D石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)氣凝(ning)膠印(yin)刷。該(gai)方法(fa)可用于打(da)印(yin)所需的(de)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)網絡結構，以平滑混(hun)合(he)電(dian)(dian)容器中電(dian)(dian)子(zi)和(he)鋰(li)離子(zi)的(de)路徑。如石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)中的(de)元(yuan)素(su)摻雜法(fa)N-，Cr，B已報道摻雜活性(xing)(xing)炭具有改善的(de)電(dian)(dian)化(hua)學(xue)性(xing)(xing)能。

　　N摻雜活性炭

　　氮(dan)是(shi)偽電(dian)(dian)容(rong)元件。氮(dan)摻(chan)雜被認為是(shi)將(jiang)偽電(dian)(dian)容(rong)性(xing)質納入石墨烯(xi)和活性(xing)炭的(de)(de)理想方法，用于(yu)高性(xing)能(neng)超級(ji)電(dian)(dian)容(rong)器的(de)(de)應用。氮(dan)與碳之間的(de)(de)電(dian)(dian)負(fu)(fu)性(xing)差異較(jiao)(jiao)大，即氮(dan)與碳之間的(de)(de)電(dian)(dian)負(fu)(fu)性(xing)差異較(jiao)(jiao)大 3.04 ：2.55，這(zhe)導(dao)(dao)致N摻(chan)雜石墨烯(xi)(NG)電(dian)(dian)影中碳網絡(luo)的(de)(de)極(ji)化(hua)(hua)。這(zhe)種極(ji)化(hua)(hua)通過(guo)影響(xiang)碳原(yuan)子(zi)的(de)(de)自旋(xuan)密度和電(dian)(dian)荷分布而(er)導(dao)(dao)致活化(hua)(hua)區NG電(dian)(dian)化(hua)(hua)學反應發生在表面。氮(dan)摻(chan)雜劑打開導(dao)(dao)帶(dai)與價帶(dai)之間的(de)(de)帶(dai)隙，使費米能(neng)級(ji)高于(yu)狄(di)拉克點(dian)。這(zhe)種帶(dai)隙使NG成(cheng)為電(dian)(dian)子(zi)和半導(dao)(dao)體應用的(de)(de)合適候選人(ren)。簡(jian)而(er)言之，作為極(ji)化(hua)(hua)的(de)(de)結(jie)果，石墨烯(xi)的(de)(de)電(dian)(dian)子(zi)、磁性(xing)、光學、電(dian)(dian)化(hua)(hua)學性(xing)質發生了變化(hua)(hua)。

　　與(yu)電容器相比，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)中的(de)(de)氮摻雜增(zeng)加。由于含有(you)官能(neng)(neng)團(tuan)氮的(de)(de)法拉第反(fan)應孔的(de)(de)改善，其(qi)潤濕性(xing)(xing)(xing)不僅提高(gao)了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)導電性(xing)(xing)(xing)，而且(qie)增(zeng)加了(le)混(hun)合(he)(he)氮的(de)(de)電容性(xing)(xing)(xing)。氨*常(chang)用于活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)熱(re)處(chu)理，以(yi)混(hun)合(he)(he)氮氣(NH 3)。石(shi)墨烯和活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)中的(de)(de)氮混(hun)合(he)(he)進一(yi)步增(zeng)強(qiang)了(le)使用NG或氮與(yu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)混(hun)合(he)(he)(NAC)復(fu)合(he)(he)材料組裝的(de)(de)電極的(de)(de)電化學活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)。基(ji)于NG和NAC毫無(wu)疑問，電極的(de)(de)混(hun)合(he)(he)器具有(you)電化學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。

　　活(huo)性炭(tan)的(de)N摻(chan)雜可(ke)以(yi)進一步(bu)提高(gao)活(huo)性炭(tan)的(de)性能。首次使(shi)用氮(dan)摻(chan)活(huo)性炭(tan)(高(gao)達(da)29000m 2 g -1的(de)超高(gao)表面積，4重量%氮(dan))作(zuo)為(wei)LiHSC使(shi)用陰極材(cai)料Si / C陰極和陽極的(de)質量比為(wei)2 : 1 負極材(cai)料中的(de)有(you)機電解質。采(cai)用氨(an)作(zuo)為(wei)氮(dan)前體，預處(chu)理材(cai)料作(zuo)為(wei)活(huo)性炭(tan)前體，并在不同溫度(du)(du)下退火。他們在1747-30 127 W kg下實現了230-141 W h kg -能量密度(du)(du)-1功率(lv)密度(du)(du)。

　　總之，由(you)于(yu)鋰(li)電池的(de)(de)(de)(de)電化學性(xing)能(neng)(neng)(neng)高，循環(huan)壽命長，Li-HSC它確實(shi)是一(yi)個有(you)前(qian)途的(de)(de)(de)(de)儲能(neng)(neng)(neng)系統(tong)。與(yu)包括(kuo)LIB，SC，與(yu)所有(you)其(qi)他(ta)儲能(neng)(neng)(neng)裝置(zhi)相比(bi)，裝置(zhi)相比(bi)，LIHSC它是**能(neng)(neng)(neng)提(ti)供高能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)度(du)和(he)(he)高功率(lv)密(mi)(mi)度(du)的(de)(de)(de)(de)儲能(neng)(neng)(neng)系統(tong)，因此具有(you)滿足智(zhi)能(neng)(neng)(neng)儲能(neng)(neng)(neng)系統(tong)需求的(de)(de)(de)(de)潛力。石墨烯和(he)(he)活性(xing)炭(tan)具有(you)高熱和(he)(he)物理穩定性(xing)、可調多孔結構和(he)(he)高表面(mian)積LIHSC有(you)很大的(de)(de)(de)(de)應(ying)用。氮(dan)摻(chan)(chan)雜(za)具有(you)重(zhong)要(yao)意義，因為基(ji)于(yu)氮(dan)摻(chan)(chan)雜(za)石墨烯和(he)(he)活性(xing)炭(tan)電極的(de)(de)(de)(de)高能(neng)(neng)(neng)密(mi)(mi)度(du)。氮(dan)摻(chan)(chan)雜(za)劑(ji)組數越多，電極能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)度(du)越高。這種高能(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)(mi)度(du)是由(you)于(yu)氮(dan)基(ji)團的(de)(de)(de)(de)法拉第反應(ying)和(he)(he)孔壁的(de)(de)(de)(de)改善。氮(dan)摻(chan)(chan)雜(za)還增加了碳原子的(de)(de)(de)(de)導電性(xing)，提(ti)高了電極的(de)(de)(de)(de)容量(liang)。由(you)于(yu)氮(dan)誘導的(de)(de)(de)(de)額外電荷存儲機制，所有(you)其(qi)他(ta)電極都具有(you)更(geng)好的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)(neng)(neng)。然而，混合(he)百分比(bi)的(de)(de)(de)(de)影響尚未得到解(jie)釋。