活性炭中的氮與超級(ji)電容(rong)器混(hun)合

　　鋰離(li)子(zi)混(hun)合(he)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)(rong)器結合(he)鋰離(li)子(zi)電(dian)池和超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)(rong)器的(de)(de)(de)主要(yao)(yao)優點，已成為一種(zhong)極(ji)具吸引力的(de)(de)(de)儲能系(xi)統。石墨(mo)烯和活(huo)性炭作為鋰離(li)子(zi)電(dian)池和超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)(rong)器中的(de)(de)(de)普(pu)通電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)，提(ti)供高(gao)化(hua)學、熱和物理穩定性的(de)(de)(de)可(ke)調多孔結構，導致電(dian)導率優異，容(rong)(rong)量提(ti)高(gao)。將(jiang)石墨(mo)烯和活(huo)性炭中的(de)(de)(de)元素氮混(hun)合(he)物視為進一步提(ti)高(gao)其性能。本文簡要(yao)(yao)總結了(le)混(hun)合(he)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)(rong)器的(de)(de)(de)*新技術(shu)，重點是使用石墨(mo)烯和活(huo)性炭。還(huan)強調了(le)后續(xu)LiHSCs與石墨(mo)烯和活(huo)性炭混(hun)合(he)的(de)(de)(de)氮。

　　由(you)混(hun)合超級電容(rong)器組成

　　隨著技術(shu)設備數量的(de)增加和便攜(xie)式電子產品的(de)發展(zhan)，全(quan)球(qiu)對智能(neng)高效儲能(neng)系統的(de)需求正在迅(xun)速增長。鋰離子電池(LIB)超級電容器確實(shi)是(shi)預(yu)計將(jiang)應用(yong)于智能(neng)儲能(neng)領(ling)域的(de)絕佳候選人。以前使用(yong)的(de)電池電極材料(liao)包括一些碳材料(liao)、金屬氧(yang)化(hua)物(wu)和金屬氫氧(yang)化(hua)物(wu)。而在LIHSC由于其可管理的(de)多孔(kong)結(jie)構和高表面積，常用(yong)的(de)電容器電極材料(liao)由活性炭組成。碳納米(mi)管納米(mi)管和石墨烯等其他材料(liao)。

　　石(shi)墨烯和活(huo)性(xing)炭被廣泛研究為鋰離子(zi)混合超級電(dian)容器的電(dian)極材(cai)料，因為它(ta)們具有(you)較高的表面(mian)積(ji)，易于鋰離子(zi)插層，具有(you)優異的容量(liang)保持性(xing)、長(chang)壽命周(zhou)期和約束結(jie)構類(lei)型。基于石(shi)墨烯或活(huo)性(xing)炭及其復(fu)合材(cai)料的電(dian)極組裝的混合設備已報告高功率密(mi)度的高能量(liang)密(mi)度。據報道，長(chang)期穩定的循環壽命和改(gai)進的容量(liang)保留。

　　采(cai)用(yong)形態控(kong)制和(he)(he)元素(su)混合，以提(ti)高石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)和(he)(he)活(huo)性炭(tan)基(ji)電(dian)極的(de)(de)(de)性能。制備了0-D石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)量子(zi)點，1-D石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)納(na)米帶(GNR)，2-D石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)片(pian)，3-D石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)和(he)(he)多孔(kong)石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)。引入石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)3D為了實(shi)現改進的(de)(de)(de)性能，交聯位點由石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)片(pian)制成(cheng)π-π堆疊產(chan)生的(de)(de)(de)。可(ke)壓縮(suo)性90%，超輕重量和(he)(he)高導電(dian)性3D石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)氣凝膠印(yin)(yin)刷。該方法(fa)可(ke)用(yong)于打(da)印(yin)(yin)所需的(de)(de)(de)石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)網(wang)絡(luo)結構，以平(ping)滑混合電(dian)容器中電(dian)子(zi)和(he)(he)鋰離子(zi)的(de)(de)(de)路徑。如(ru)石(shi)墨烯(xi)(xi)(xi)中的(de)(de)(de)元素(su)摻雜(za)法(fa)N-，Cr，B已報道摻雜(za)活(huo)性炭(tan)具有改善的(de)(de)(de)電(dian)化(hua)學性能。

　　N摻雜活性炭

　　氮是(shi)(shi)偽電(dian)(dian)(dian)(dian)容元(yuan)件。氮摻(chan)雜(za)被認(ren)為是(shi)(shi)將(jiang)偽電(dian)(dian)(dian)(dian)容性(xing)質納入石(shi)墨(mo)烯和活(huo)性(xing)炭的(de)(de)理想方(fang)法，用于高性(xing)能(neng)超級(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)容器的(de)(de)應(ying)(ying)用。氮與(yu)碳(tan)(tan)之間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)負(fu)性(xing)差異較(jiao)大，即(ji)氮與(yu)碳(tan)(tan)之間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)負(fu)性(xing)差異較(jiao)大 3.04 ：2.55，這(zhe)(zhe)導(dao)致(zhi)(zhi)N摻(chan)雜(za)石(shi)墨(mo)烯(NG)電(dian)(dian)(dian)(dian)影(ying)中碳(tan)(tan)網絡的(de)(de)極(ji)化(hua)。這(zhe)(zhe)種極(ji)化(hua)通過(guo)影(ying)響碳(tan)(tan)原子的(de)(de)自旋密度和電(dian)(dian)(dian)(dian)荷分布而(er)導(dao)致(zhi)(zhi)活(huo)化(hua)區NG電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)反應(ying)(ying)發(fa)生在表面(mian)。氮摻(chan)雜(za)劑打開導(dao)帶與(yu)價帶之間(jian)的(de)(de)帶隙，使費米能(neng)級(ji)高于狄(di)拉克點。這(zhe)(zhe)種帶隙使NG成為電(dian)(dian)(dian)(dian)子和半導(dao)體應(ying)(ying)用的(de)(de)合適候選人(ren)。簡而(er)言之，作(zuo)為極(ji)化(hua)的(de)(de)結果(guo)，石(shi)墨(mo)烯的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子、磁(ci)性(xing)、光(guang)學(xue)、電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)性(xing)質發(fa)生了變化(hua)。

　　與電(dian)容(rong)器相(xiang)比，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)中(zhong)的(de)氮(dan)摻(chan)雜增(zeng)加(jia)。由于(yu)含有(you)官能團(tuan)氮(dan)的(de)法拉第反應孔的(de)改善，其潤濕性(xing)(xing)(xing)不僅提高(gao)了(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)導電(dian)性(xing)(xing)(xing)，而且增(zeng)加(jia)了(le)混合(he)(he)氮(dan)的(de)電(dian)容(rong)性(xing)(xing)(xing)。氨*常用于(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)熱處理，以混合(he)(he)氮(dan)氣(NH 3)。石墨烯和(he)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)中(zhong)的(de)氮(dan)混合(he)(he)進(jin)一步增(zeng)強(qiang)了(le)使(shi)用NG或氮(dan)與活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)混合(he)(he)(NAC)復合(he)(he)材(cai)料組裝的(de)電(dian)極的(de)電(dian)化(hua)學活(huo)性(xing)(xing)(xing)。基(ji)于(yu)NG和(he)NAC毫(hao)無(wu)疑(yi)問，電(dian)極的(de)混合(he)(he)器具有(you)電(dian)化(hua)學性(xing)(xing)(xing)能。

　　活(huo)性炭的(de)N摻雜可(ke)以進一(yi)步(bu)提(ti)高活(huo)性炭的(de)性能(neng)。首次(ci)使用氮(dan)摻活(huo)性炭(高達29000m 2 g -1的(de)超(chao)高表面積，4重(zhong)量(liang)%氮(dan))作為(wei)LiHSC使用陰極(ji)(ji)材料(liao)Si / C陰極(ji)(ji)和陽極(ji)(ji)的(de)質量(liang)比為(wei)2 : 1 負(fu)極(ji)(ji)材料(liao)中的(de)有(you)機電解質。采(cai)用氨作為(wei)氮(dan)前(qian)體，預處(chu)理(li)材料(liao)作為(wei)活(huo)性炭前(qian)體，并(bing)在不(bu)同溫度下(xia)退火。他們在1747-30 127 W kg下(xia)實現了230-141 W h kg -能(neng)量(liang)密度-1功率密度。

　　總之，由(you)于鋰電(dian)池的(de)電(dian)化學性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)高(gao)(gao)，循環壽(shou)命長，Li-HSC它(ta)(ta)確實是一(yi)個有(you)(you)前途的(de)儲能(neng)(neng)系統。與包括LIB，SC，與所有(you)(you)其(qi)他儲能(neng)(neng)裝置相(xiang)(xiang)比(bi)，裝置相(xiang)(xiang)比(bi)，LIHSC它(ta)(ta)是**能(neng)(neng)提(ti)供(gong)高(gao)(gao)能(neng)(neng)量密(mi)度(du)(du)和(he)高(gao)(gao)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)(du)的(de)儲能(neng)(neng)系統，因此具(ju)有(you)(you)滿足智能(neng)(neng)儲能(neng)(neng)系統需求(qiu)的(de)潛(qian)力。石墨烯和(he)活性(xing)(xing)(xing)炭具(ju)有(you)(you)高(gao)(gao)熱和(he)物(wu)理穩定性(xing)(xing)(xing)、可調多(duo)孔結(jie)構和(he)高(gao)(gao)表(biao)面積(ji)LIHSC有(you)(you)很大的(de)應用(yong)。氮(dan)(dan)摻雜(za)具(ju)有(you)(you)重(zhong)要意義，因為基于氮(dan)(dan)摻雜(za)石墨烯和(he)活性(xing)(xing)(xing)炭電(dian)極(ji)(ji)的(de)高(gao)(gao)能(neng)(neng)密(mi)度(du)(du)。氮(dan)(dan)摻雜(za)劑組數越多(duo)，電(dian)極(ji)(ji)能(neng)(neng)量密(mi)度(du)(du)越高(gao)(gao)。這(zhe)種高(gao)(gao)能(neng)(neng)量密(mi)度(du)(du)是由(you)于氮(dan)(dan)基團的(de)法(fa)拉第反應和(he)孔壁(bi)的(de)改(gai)善(shan)。氮(dan)(dan)摻雜(za)還增加了碳原子的(de)導(dao)電(dian)性(xing)(xing)(xing)，提(ti)高(gao)(gao)了電(dian)極(ji)(ji)的(de)容(rong)量。由(you)于氮(dan)(dan)誘導(dao)的(de)額外電(dian)荷存儲機制，所有(you)(you)其(qi)他電(dian)極(ji)(ji)都具(ju)有(you)(you)更(geng)好的(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。然而(er)，混合百分比(bi)的(de)影響尚(shang)未得到解(jie)釋。