活性炭中的氮與(yu)超級電容器(qi)混合

　　鋰離子(zi)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)超(chao)(chao)級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)結(jie)合(he)(he)鋰離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)和超(chao)(chao)級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)的(de)主要優(you)點(dian)(dian)，已成為一種(zhong)極(ji)具吸引(yin)力的(de)儲能系統(tong)。石(shi)墨烯和活(huo)性(xing)炭(tan)作為鋰離子(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)和超(chao)(chao)級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)中的(de)普通電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)材料，提(ti)供高(gao)化學、熱(re)和物理穩定性(xing)的(de)可(ke)調(diao)多(duo)孔(kong)結(jie)構，導(dao)(dao)致電(dian)(dian)(dian)(dian)導(dao)(dao)率優(you)異，容(rong)量提(ti)高(gao)。將石(shi)墨烯和活(huo)性(xing)炭(tan)中的(de)元素(su)氮混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)物視(shi)為進一步提(ti)高(gao)其性(xing)能。本文簡要總結(jie)了混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)超(chao)(chao)級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)的(de)*新技術，重點(dian)(dian)是(shi)使用石(shi)墨烯和活(huo)性(xing)炭(tan)。還強調(diao)了后續LiHSCs與石(shi)墨烯和活(huo)性(xing)炭(tan)混(hun)(hun)(hun)合(he)(he)的(de)氮。

　　由混合超(chao)級電(dian)容器組(zu)成(cheng)

　　隨著技術設備數(shu)量的(de)(de)(de)增加和(he)便攜式(shi)電子產品(pin)的(de)(de)(de)發展，全球對(dui)智(zhi)(zhi)能(neng)高(gao)效儲(chu)能(neng)系統(tong)的(de)(de)(de)需求正在迅速(su)增長。鋰離子電池(LIB)超級(ji)電容器確實是預計將應用于(yu)(yu)智(zhi)(zhi)能(neng)儲(chu)能(neng)領(ling)域的(de)(de)(de)絕佳候選人(ren)。以前使用的(de)(de)(de)電池電極(ji)材(cai)料(liao)(liao)包括一些(xie)碳(tan)材(cai)料(liao)(liao)、金屬氧(yang)化物和(he)金屬氫氧(yang)化物。而(er)在LIHSC由(you)于(yu)(yu)其(qi)可管理的(de)(de)(de)多孔結(jie)構(gou)和(he)高(gao)表面積，常用的(de)(de)(de)電容器電極(ji)材(cai)料(liao)(liao)由(you)活性(xing)炭組成。碳(tan)納米(mi)管納米(mi)管和(he)石墨烯等其(qi)他材(cai)料(liao)(liao)。

　　石墨(mo)烯和活(huo)(huo)性炭被廣泛(fan)研究為鋰離(li)子混合(he)(he)超級電(dian)容(rong)(rong)器的(de)電(dian)極材料，因為它們具有較(jiao)高的(de)表(biao)面(mian)積，易于(yu)鋰離(li)子插層，具有優(you)異(yi)的(de)容(rong)(rong)量(liang)保持性、長壽命周期(qi)(qi)和約束結構類型。基于(yu)石墨(mo)烯或活(huo)(huo)性炭及(ji)其復合(he)(he)材料的(de)電(dian)極組裝的(de)混合(he)(he)設備已(yi)報告(gao)高功率密(mi)度的(de)高能量(liang)密(mi)度。據報道(dao)，長期(qi)(qi)穩定(ding)的(de)循環壽命和改(gai)進(jin)的(de)容(rong)(rong)量(liang)保留。

　　采用形態(tai)控制(zhi)和(he)元素混合，以提(ti)高(gao)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)和(he)活性(xing)炭(tan)基電極的性(xing)能。制(zhi)備了(le)0-D石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)量子(zi)點，1-D石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)納米帶(dai)(GNR)，2-D石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)片(pian)，3-D石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)和(he)多(duo)孔石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)。引入(ru)石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的3D為了(le)實現(xian)改進(jin)的性(xing)能，交(jiao)聯位點由石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)片(pian)制(zhi)成π-π堆(dui)疊(die)產生的。可壓縮性(xing)90%，超(chao)輕重量和(he)高(gao)導電性(xing)3D石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)氣凝膠(jiao)印刷。該(gai)方法可用于(yu)打印所需(xu)的石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)網絡結構，以平滑混合電容器中電子(zi)和(he)鋰(li)離子(zi)的路徑。如石(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)中的元素摻雜法N-，Cr，B已(yi)報道摻雜活性(xing)炭(tan)具(ju)有改善的電化學性(xing)能。

　　N摻雜活性炭

　　氮(dan)是(shi)偽電(dian)(dian)容元(yuan)件。氮(dan)摻雜被認為(wei)是(shi)將(jiang)偽電(dian)(dian)容性(xing)(xing)質納(na)入(ru)石墨(mo)(mo)烯(xi)和(he)活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)理想方(fang)法(fa)，用(yong)于(yu)(yu)高性(xing)(xing)能超級電(dian)(dian)容器的(de)(de)應用(yong)。氮(dan)與(yu)碳(tan)之間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)負性(xing)(xing)差異較(jiao)大，即氮(dan)與(yu)碳(tan)之間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)負性(xing)(xing)差異較(jiao)大 3.04 ：2.55，這導(dao)致(zhi)N摻雜石墨(mo)(mo)烯(xi)(NG)電(dian)(dian)影中碳(tan)網絡(luo)的(de)(de)極化。這種(zhong)極化通過影響碳(tan)原子的(de)(de)自旋密度和(he)電(dian)(dian)荷分布而(er)導(dao)致(zhi)活化區NG電(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)反(fan)應發(fa)生(sheng)(sheng)在表(biao)面(mian)。氮(dan)摻雜劑(ji)打開導(dao)帶與(yu)價帶之間(jian)的(de)(de)帶隙，使費米(mi)能級高于(yu)(yu)狄拉克點。這種(zhong)帶隙使NG成為(wei)電(dian)(dian)子和(he)半導(dao)體應用(yong)的(de)(de)合適候選人。簡而(er)言之，作為(wei)極化的(de)(de)結果(guo)，石墨(mo)(mo)烯(xi)的(de)(de)電(dian)(dian)子、磁性(xing)(xing)、光學(xue)(xue)(xue)、電(dian)(dian)化學(xue)(xue)(xue)性(xing)(xing)質發(fa)生(sheng)(sheng)了變(bian)化。

　　與(yu)電(dian)(dian)容器相比(bi)，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)中的(de)(de)氮摻(chan)雜增加。由于(yu)含有(you)官能團氮的(de)(de)法(fa)拉(la)第反應(ying)孔的(de)(de)改善，其潤濕性(xing)不(bu)僅提(ti)高了活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)導電(dian)(dian)性(xing)，而且增加了混(hun)合(he)氮的(de)(de)電(dian)(dian)容性(xing)。氨(an)*常(chang)用于(yu)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)熱(re)處理(li)，以(yi)混(hun)合(he)氮氣(qi)(NH 3)。石墨烯和活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)中的(de)(de)氮混(hun)合(he)進一步增強了使用NG或氮與(yu)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)混(hun)合(he)(NAC)復(fu)合(he)材料組裝(zhuang)的(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)電(dian)(dian)化學活(huo)(huo)性(xing)。基于(yu)NG和NAC毫(hao)無疑(yi)問，電(dian)(dian)極(ji)的(de)(de)混(hun)合(he)器具有(you)電(dian)(dian)化學性(xing)能。

　　活性炭的N摻(chan)雜可以(yi)進一步提高活性炭的性能(neng)(neng)。首(shou)次使用(yong)氮摻(chan)活性炭(高達29000m 2 g -1的超高表(biao)面積，4重量%氮)作(zuo)為(wei)(wei)LiHSC使用(yong)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)Si / C陰(yin)(yin)極(ji)(ji)和陽極(ji)(ji)的質(zhi)量比(bi)為(wei)(wei)2 : 1 負極(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)中的有機電解(jie)質(zhi)。采用(yong)氨(an)作(zuo)為(wei)(wei)氮前體，預處理(li)材(cai)料(liao)(liao)作(zuo)為(wei)(wei)活性炭前體，并在不同溫度(du)下退火。他們(men)在1747-30 127 W kg下實(shi)現了230-141 W h kg -能(neng)(neng)量密(mi)(mi)度(du)-1功(gong)率密(mi)(mi)度(du)。

　　總(zong)之，由于鋰(li)電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)化學性(xing)能高(gao)(gao)(gao)，循環壽命(ming)長，Li-HSC它(ta)(ta)確實是一個(ge)有(you)(you)前(qian)途的(de)(de)(de)(de)(de)儲(chu)(chu)能系統。與(yu)包括LIB，SC，與(yu)所有(you)(you)其(qi)他(ta)儲(chu)(chu)能裝置(zhi)相比(bi)，裝置(zhi)相比(bi)，LIHSC它(ta)(ta)是**能提(ti)供(gong)高(gao)(gao)(gao)能量密(mi)(mi)度(du)(du)和高(gao)(gao)(gao)功率密(mi)(mi)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)儲(chu)(chu)能系統，因此(ci)具(ju)(ju)有(you)(you)滿足智(zhi)能儲(chu)(chu)能系統需求的(de)(de)(de)(de)(de)潛力(li)。石墨烯(xi)和活性(xing)炭具(ju)(ju)有(you)(you)高(gao)(gao)(gao)熱和物理穩(wen)定性(xing)、可調多孔結構和高(gao)(gao)(gao)表面積LIHSC有(you)(you)很大的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)。氮(dan)(dan)摻(chan)雜(za)(za)具(ju)(ju)有(you)(you)重要意義，因為(wei)基于氮(dan)(dan)摻(chan)雜(za)(za)石墨烯(xi)和活性(xing)炭電(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)能密(mi)(mi)度(du)(du)。氮(dan)(dan)摻(chan)雜(za)(za)劑組數(shu)越多，電(dian)(dian)極(ji)(ji)能量密(mi)(mi)度(du)(du)越高(gao)(gao)(gao)。這(zhe)種(zhong)高(gao)(gao)(gao)能量密(mi)(mi)度(du)(du)是由于氮(dan)(dan)基團的(de)(de)(de)(de)(de)法(fa)拉第反應和孔壁的(de)(de)(de)(de)(de)改(gai)善(shan)。氮(dan)(dan)摻(chan)雜(za)(za)還增加了(le)碳原子的(de)(de)(de)(de)(de)導電(dian)(dian)性(xing)，提(ti)高(gao)(gao)(gao)了(le)電(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)容(rong)量。由于氮(dan)(dan)誘導的(de)(de)(de)(de)(de)額外電(dian)(dian)荷存儲(chu)(chu)機制，所有(you)(you)其(qi)他(ta)電(dian)(dian)極(ji)(ji)都(dou)具(ju)(ju)有(you)(you)更好的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能。然而，混(hun)合百(bai)分比(bi)的(de)(de)(de)(de)(de)影響尚(shang)未得到(dao)解釋(shi)。