活性炭中的氮與(yu)超級(ji)電容器混合(he)

　　鋰(li)離(li)子(zi)混(hun)(hun)合(he)(he)超(chao)級(ji)電容(rong)器結合(he)(he)鋰(li)離(li)子(zi)電池和(he)超(chao)級(ji)電容(rong)器的(de)(de)主要優(you)點，已(yi)成為一(yi)種極(ji)(ji)具吸引力(li)的(de)(de)儲能系統。石(shi)墨(mo)烯和(he)活(huo)性炭(tan)作為鋰(li)離(li)子(zi)電池和(he)超(chao)級(ji)電容(rong)器中的(de)(de)普通電極(ji)(ji)材料，提(ti)(ti)(ti)供高化學、熱(re)和(he)物理穩(wen)定(ding)性的(de)(de)可(ke)調多孔結構，導(dao)致電導(dao)率優(you)異，容(rong)量提(ti)(ti)(ti)高。將石(shi)墨(mo)烯和(he)活(huo)性炭(tan)中的(de)(de)元素氮混(hun)(hun)合(he)(he)物視為進一(yi)步提(ti)(ti)(ti)高其性能。本文簡要總結了混(hun)(hun)合(he)(he)超(chao)級(ji)電容(rong)器的(de)(de)*新技術，重點是(shi)使(shi)用石(shi)墨(mo)烯和(he)活(huo)性炭(tan)。還(huan)強(qiang)調了后續LiHSCs與石(shi)墨(mo)烯和(he)活(huo)性炭(tan)混(hun)(hun)合(he)(he)的(de)(de)氮。

　　由混合超級電容器組成

　　隨著(zhu)技術設備數量的(de)(de)增(zeng)加和(he)便(bian)攜式電(dian)子產品(pin)的(de)(de)發展，全球對(dui)智能(neng)高效儲能(neng)系(xi)統的(de)(de)需求正在(zai)迅速增(zeng)長。鋰離子電(dian)池(LIB)超級電(dian)容器確實是(shi)預計將(jiang)應(ying)用(yong)于(yu)智能(neng)儲能(neng)領域(yu)的(de)(de)絕佳候選人。以前使用(yong)的(de)(de)電(dian)池電(dian)極材(cai)料包(bao)括(kuo)一些碳(tan)材(cai)料、金屬氧化物和(he)金屬氫氧化物。而在(zai)LIHSC由(you)于(yu)其可管理(li)的(de)(de)多(duo)孔結構和(he)高表面積，常用(yong)的(de)(de)電(dian)容器電(dian)極材(cai)料由(you)活性(xing)炭組成。碳(tan)納米(mi)管納米(mi)管和(he)石墨(mo)烯等其他材(cai)料。

　　石墨烯和(he)活性(xing)炭被廣泛(fan)研究為鋰離(li)子(zi)混(hun)合超級電(dian)(dian)容(rong)器的電(dian)(dian)極材料(liao)，因為它們具有(you)較高(gao)的表面積(ji)，易于鋰離(li)子(zi)插(cha)層，具有(you)優異的容(rong)量(liang)保持性(xing)、長壽命周期(qi)(qi)和(he)約束結構(gou)類(lei)型。基(ji)于石墨烯或(huo)活性(xing)炭及其復合材料(liao)的電(dian)(dian)極組裝的混(hun)合設(she)備已報告高(gao)功率密(mi)度的高(gao)能量(liang)密(mi)度。據報道，長期(qi)(qi)穩定的循環壽命和(he)改進的容(rong)量(liang)保留。

　　采用(yong)形態控制(zhi)和(he)元素(su)混合，以(yi)提高(gao)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)和(he)活(huo)性炭基電(dian)極(ji)的(de)(de)性能。制(zhi)備了0-D石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)量子(zi)點，1-D石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)納(na)米(mi)帶(GNR)，2-D石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)片，3-D石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)和(he)多孔石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)。引入(ru)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)的(de)(de)3D為了實現改(gai)進的(de)(de)性能，交(jiao)聯位(wei)點由石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)片制(zhi)成π-π堆疊產(chan)生的(de)(de)。可壓縮性90%，超(chao)輕重量和(he)高(gao)導電(dian)性3D石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)氣凝膠印刷(shua)。該方法可用(yong)于打印所(suo)需的(de)(de)石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)網絡結構，以(yi)平滑混合電(dian)容器中(zhong)電(dian)子(zi)和(he)鋰離(li)子(zi)的(de)(de)路徑。如石(shi)(shi)(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)中(zhong)的(de)(de)元素(su)摻(chan)雜法N-，Cr，B已報(bao)道摻(chan)雜活(huo)性炭具有改(gai)善的(de)(de)電(dian)化(hua)學(xue)性能。

　　N摻雜活性炭

　　氮(dan)(dan)(dan)是偽電(dian)容元件。氮(dan)(dan)(dan)摻(chan)雜被認為(wei)(wei)是將偽電(dian)容性(xing)(xing)質(zhi)納入石墨烯(xi)和活性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)(de)理想方法(fa)，用于高性(xing)(xing)能超級(ji)(ji)電(dian)容器(qi)的(de)(de)(de)(de)應(ying)用。氮(dan)(dan)(dan)與(yu)碳(tan)(tan)(tan)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)負性(xing)(xing)差異較大，即氮(dan)(dan)(dan)與(yu)碳(tan)(tan)(tan)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)負性(xing)(xing)差異較大 3.04 ：2.55，這(zhe)導(dao)致(zhi)N摻(chan)雜石墨烯(xi)(NG)電(dian)影中碳(tan)(tan)(tan)網絡(luo)的(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)化(hua)(hua)。這(zhe)種極(ji)(ji)化(hua)(hua)通過(guo)影響(xiang)碳(tan)(tan)(tan)原子的(de)(de)(de)(de)自旋密度(du)和電(dian)荷分布而導(dao)致(zhi)活化(hua)(hua)區(qu)NG電(dian)化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應(ying)發(fa)生在表面。氮(dan)(dan)(dan)摻(chan)雜劑打開導(dao)帶與(yu)價(jia)帶之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)帶隙，使費(fei)米能級(ji)(ji)高于狄拉克(ke)點。這(zhe)種帶隙使NG成為(wei)(wei)電(dian)子和半導(dao)體(ti)應(ying)用的(de)(de)(de)(de)合(he)適候選(xuan)人(ren)。簡而言之(zhi)(zhi)，作為(wei)(wei)極(ji)(ji)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)結果，石墨烯(xi)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子、磁(ci)性(xing)(xing)、光學(xue)、電(dian)化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質(zhi)發(fa)生了(le)變化(hua)(hua)。

　　與電(dian)容器相比(bi)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氮摻雜增(zeng)加(jia)。由于(yu)含有(you)官能團氮的(de)(de)(de)(de)法拉第反(fan)應孔的(de)(de)(de)(de)改善，其潤(run)濕性(xing)(xing)不僅(jin)提高(gao)了(le)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)導電(dian)性(xing)(xing)，而且增(zeng)加(jia)了(le)混合(he)(he)(he)氮的(de)(de)(de)(de)電(dian)容性(xing)(xing)。氨*常用(yong)于(yu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)熱(re)處理，以(yi)混合(he)(he)(he)氮氣(NH 3)。石墨烯(xi)和活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)氮混合(he)(he)(he)進一步增(zeng)強了(le)使(shi)用(yong)NG或氮與活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)混合(he)(he)(he)(NAC)復合(he)(he)(he)材(cai)料(liao)組裝的(de)(de)(de)(de)電(dian)極的(de)(de)(de)(de)電(dian)化學活(huo)性(xing)(xing)。基于(yu)NG和NAC毫無疑問，電(dian)極的(de)(de)(de)(de)混合(he)(he)(he)器具有(you)電(dian)化學性(xing)(xing)能。

　　活(huo)性炭(tan)的N摻雜可以進一步提高(gao)活(huo)性炭(tan)的性能(neng)。首(shou)次使用(yong)(yong)氮(dan)摻活(huo)性炭(tan)(高(gao)達29000m 2 g -1的超(chao)高(gao)表面積(ji)，4重量(liang)%氮(dan))作(zuo)為(wei)LiHSC使用(yong)(yong)陰(yin)極材料(liao)Si / C陰(yin)極和陽極的質量(liang)比為(wei)2 : 1 負極材料(liao)中的有機電(dian)解質。采用(yong)(yong)氨作(zuo)為(wei)氮(dan)前體，預處理材料(liao)作(zuo)為(wei)活(huo)性炭(tan)前體，并在不同(tong)溫(wen)度下退火。他們(men)在1747-30 127 W kg下實(shi)現了230-141 W h kg -能(neng)量(liang)密度-1功率(lv)密度。

　　總之，由(you)于(yu)鋰電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)化學性能(neng)(neng)高(gao)，循環壽命長(chang)，Li-HSC它確實是一個有(you)前途(tu)的(de)(de)儲能(neng)(neng)系(xi)統。與(yu)(yu)包(bao)括LIB，SC，與(yu)(yu)所有(you)其他(ta)儲能(neng)(neng)裝置相(xiang)比(bi)(bi)，裝置相(xiang)比(bi)(bi)，LIHSC它是**能(neng)(neng)提(ti)供高(gao)能(neng)(neng)量密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)和高(gao)功(gong)率密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)的(de)(de)儲能(neng)(neng)系(xi)統，因(yin)此具(ju)有(you)滿足智能(neng)(neng)儲能(neng)(neng)系(xi)統需(xu)求(qiu)的(de)(de)潛(qian)力(li)。石(shi)墨烯(xi)和活性炭(tan)(tan)具(ju)有(you)高(gao)熱(re)和物理穩定性、可調多孔(kong)結構和高(gao)表面積(ji)LIHSC有(you)很大的(de)(de)應用(yong)。氮摻雜(za)(za)具(ju)有(you)重要意(yi)義，因(yin)為(wei)基(ji)于(yu)氮摻雜(za)(za)石(shi)墨烯(xi)和活性炭(tan)(tan)電(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)高(gao)能(neng)(neng)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)。氮摻雜(za)(za)劑(ji)組數越多，電(dian)(dian)(dian)極能(neng)(neng)量密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)越高(gao)。這種(zhong)高(gao)能(neng)(neng)量密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)是由(you)于(yu)氮基(ji)團的(de)(de)法拉第反應和孔(kong)壁的(de)(de)改善。氮摻雜(za)(za)還增加了碳原子的(de)(de)導(dao)電(dian)(dian)(dian)性，提(ti)高(gao)了電(dian)(dian)(dian)極的(de)(de)容量。由(you)于(yu)氮誘(you)導(dao)的(de)(de)額外電(dian)(dian)(dian)荷存儲機制，所有(you)其他(ta)電(dian)(dian)(dian)極都(dou)具(ju)有(you)更好的(de)(de)性能(neng)(neng)。然而，混合百分比(bi)(bi)的(de)(de)影響尚未得到解釋。