活性炭中的氮與超級電容器混合

　　鋰離子(zi)(zi)混(hun)(hun)合(he)(he)超級電(dian)容(rong)器結(jie)合(he)(he)鋰離子(zi)(zi)電(dian)池和超級電(dian)容(rong)器的(de)主要優(you)點，已(yi)成(cheng)為(wei)一(yi)(yi)種極具吸引力的(de)儲能(neng)系統。石(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯和活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭作為(wei)鋰離子(zi)(zi)電(dian)池和超級電(dian)容(rong)器中(zhong)的(de)普通電(dian)極材料(liao)，提(ti)供高化學(xue)、熱和物理穩定性(xing)(xing)的(de)可調(diao)多孔結(jie)構(gou)，導(dao)致電(dian)導(dao)率優(you)異，容(rong)量提(ti)高。將石(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯和活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭中(zhong)的(de)元(yuan)素氮混(hun)(hun)合(he)(he)物視為(wei)進一(yi)(yi)步提(ti)高其性(xing)(xing)能(neng)。本文(wen)簡要總結(jie)了混(hun)(hun)合(he)(he)超級電(dian)容(rong)器的(de)*新技術(shu)，重點是使用石(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯和活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭。還(huan)強(qiang)調(diao)了后(hou)續LiHSCs與石(shi)墨(mo)(mo)(mo)烯和活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭混(hun)(hun)合(he)(he)的(de)氮。

　　由(you)混(hun)合超級電容器組成(cheng)

　　隨著技(ji)術(shu)設(she)備數量(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加和便攜式電(dian)(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)(de)(de)發展(zhan)，全球對智能高(gao)效(xiao)儲能系統的(de)(de)(de)需求正(zheng)在迅速增(zeng)長(chang)。鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)(LIB)超級電(dian)(dian)容(rong)器確實(shi)是預(yu)計(ji)將(jiang)應用于(yu)智能儲能領域的(de)(de)(de)絕佳候(hou)選(xuan)人。以(yi)前使(shi)用的(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)極(ji)材(cai)(cai)料(liao)包括(kuo)一(yi)些(xie)碳(tan)材(cai)(cai)料(liao)、金(jin)屬氧化物(wu)和金(jin)屬氫氧化物(wu)。而在LIHSC由(you)于(yu)其可管理的(de)(de)(de)多孔結構和高(gao)表面積，常(chang)用的(de)(de)(de)電(dian)(dian)容(rong)器電(dian)(dian)極(ji)材(cai)(cai)料(liao)由(you)活性炭組成。碳(tan)納米管納米管和石墨(mo)烯等其他材(cai)(cai)料(liao)。

　　石(shi)墨烯和(he)活性炭(tan)被(bei)廣泛研究為(wei)鋰離子(zi)(zi)混(hun)合超級電(dian)容器(qi)的電(dian)極(ji)材料(liao)，因為(wei)它們具有(you)較高的表面積，易于(yu)鋰離子(zi)(zi)插層，具有(you)優異的容量(liang)保持(chi)性、長(chang)壽命周期(qi)和(he)約束結構(gou)類型。基于(yu)石(shi)墨烯或活性炭(tan)及其復(fu)合材料(liao)的電(dian)極(ji)組裝的混(hun)合設備已(yi)報告(gao)高功率(lv)密度(du)的高能量(liang)密度(du)。據報道，長(chang)期(qi)穩定的循環壽命和(he)改進的容量(liang)保留。

　　采用形態(tai)控(kong)制和元素混(hun)合，以提高石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯和活性(xing)炭(tan)基電極的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)。制備了0-D石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯量(liang)子(zi)點，1-D石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯納(na)米帶(GNR)，2-D石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯片，3-D石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯和多孔(kong)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯。引入石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯的(de)(de)(de)3D為了實現改(gai)進的(de)(de)(de)性(xing)能(neng)，交(jiao)聯位點由石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯片制成π-π堆疊(die)產(chan)生的(de)(de)(de)。可壓縮(suo)性(xing)90%，超輕重量(liang)和高導電性(xing)3D石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯氣(qi)凝膠印刷。該(gai)方法可用于打印所需(xu)的(de)(de)(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯網絡結構(gou)，以平滑混(hun)合電容器(qi)中電子(zi)和鋰離子(zi)的(de)(de)(de)路(lu)徑。如石(shi)(shi)(shi)(shi)墨(mo)烯中的(de)(de)(de)元素摻雜法N-，Cr，B已報道摻雜活性(xing)炭(tan)具(ju)有改(gai)善(shan)的(de)(de)(de)電化(hua)學性(xing)能(neng)。

　　N摻雜活性炭

　　氮(dan)是偽電(dian)(dian)容元件。氮(dan)摻雜被認為(wei)是將偽電(dian)(dian)容性(xing)(xing)(xing)(xing)質納(na)入石(shi)墨(mo)烯和活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭的(de)理想方(fang)法，用于(yu)高性(xing)(xing)(xing)(xing)能超(chao)級(ji)電(dian)(dian)容器(qi)的(de)應(ying)用。氮(dan)與(yu)碳之間的(de)電(dian)(dian)負性(xing)(xing)(xing)(xing)差異較(jiao)(jiao)大，即氮(dan)與(yu)碳之間的(de)電(dian)(dian)負性(xing)(xing)(xing)(xing)差異較(jiao)(jiao)大 3.04 ：2.55，這導(dao)致N摻雜石(shi)墨(mo)烯(NG)電(dian)(dian)影中碳網絡的(de)極化(hua)。這種極化(hua)通過(guo)影響(xiang)碳原(yuan)子(zi)的(de)自(zi)旋(xuan)密度和電(dian)(dian)荷分布而(er)導(dao)致活(huo)化(hua)區NG電(dian)(dian)化(hua)學反(fan)應(ying)發(fa)生在表面。氮(dan)摻雜劑打開導(dao)帶與(yu)價(jia)帶之間的(de)帶隙，使費米能級(ji)高于(yu)狄(di)拉克(ke)點。這種帶隙使NG成為(wei)電(dian)(dian)子(zi)和半導(dao)體應(ying)用的(de)合適候選人。簡而(er)言之，作為(wei)極化(hua)的(de)結果，石(shi)墨(mo)烯的(de)電(dian)(dian)子(zi)、磁性(xing)(xing)(xing)(xing)、光學、電(dian)(dian)化(hua)學性(xing)(xing)(xing)(xing)質發(fa)生了變(bian)化(hua)。

　　與(yu)電(dian)(dian)容器(qi)相(xiang)比，活性(xing)(xing)(xing)炭中的(de)氮摻雜增加。由于(yu)含有官能(neng)團氮的(de)法(fa)拉第反應孔(kong)的(de)改(gai)善(shan)，其(qi)潤濕性(xing)(xing)(xing)不僅提高了(le)(le)活性(xing)(xing)(xing)炭的(de)導電(dian)(dian)性(xing)(xing)(xing)，而且增加了(le)(le)混(hun)合(he)氮的(de)電(dian)(dian)容性(xing)(xing)(xing)。氨*常用于(yu)活性(xing)(xing)(xing)炭的(de)熱處理，以混(hun)合(he)氮氣(NH 3)。石墨烯和(he)活性(xing)(xing)(xing)炭中的(de)氮混(hun)合(he)進(jin)一步增強了(le)(le)使用NG或氮與(yu)活性(xing)(xing)(xing)炭混(hun)合(he)(NAC)復合(he)材料組(zu)裝(zhuang)的(de)電(dian)(dian)極的(de)電(dian)(dian)化學(xue)(xue)活性(xing)(xing)(xing)。基于(yu)NG和(he)NAC毫無疑問，電(dian)(dian)極的(de)混(hun)合(he)器(qi)具有電(dian)(dian)化學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)。

　　活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)N摻雜可以進(jin)一步提高(gao)(gao)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)性(xing)能(neng)。首次使用(yong)氮摻活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(高(gao)(gao)達29000m 2 g -1的(de)超高(gao)(gao)表面積，4重(zhong)量(liang)(liang)%氮)作(zuo)為(wei)LiHSC使用(yong)陰極材料Si / C陰極和(he)陽極的(de)質(zhi)量(liang)(liang)比為(wei)2 : 1 負極材料中(zhong)的(de)有(you)機電(dian)解(jie)質(zhi)。采(cai)用(yong)氨作(zuo)為(wei)氮前體，預處理材料作(zuo)為(wei)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)前體，并(bing)在(zai)不同溫度(du)下退火。他們在(zai)1747-30 127 W kg下實(shi)現了230-141 W h kg -能(neng)量(liang)(liang)密(mi)度(du)-1功(gong)率(lv)密(mi)度(du)。

　　總(zong)之，由于(yu)鋰電(dian)(dian)池的(de)電(dian)(dian)化(hua)學性(xing)能(neng)(neng)高(gao)(gao)(gao)(gao)，循(xun)環壽(shou)命長，Li-HSC它確(que)實是(shi)一個(ge)有前途的(de)儲能(neng)(neng)系(xi)統(tong)。與(yu)包括LIB，SC，與(yu)所(suo)有其他儲能(neng)(neng)裝置相比(bi)，裝置相比(bi)，LIHSC它是(shi)**能(neng)(neng)提供高(gao)(gao)(gao)(gao)能(neng)(neng)量(liang)密度和高(gao)(gao)(gao)(gao)功(gong)率密度的(de)儲能(neng)(neng)系(xi)統(tong)，因此具(ju)(ju)(ju)有滿足智能(neng)(neng)儲能(neng)(neng)系(xi)統(tong)需(xu)求的(de)潛力。石(shi)(shi)墨烯和活性(xing)炭(tan)具(ju)(ju)(ju)有高(gao)(gao)(gao)(gao)熱和物(wu)理穩定性(xing)、可(ke)調多孔結構和高(gao)(gao)(gao)(gao)表面積LIHSC有很大(da)的(de)應用。氮(dan)(dan)摻雜(za)具(ju)(ju)(ju)有重要意義，因為基于(yu)氮(dan)(dan)摻雜(za)石(shi)(shi)墨烯和活性(xing)炭(tan)電(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)能(neng)(neng)密度。氮(dan)(dan)摻雜(za)劑組數越(yue)多，電(dian)(dian)極(ji)(ji)能(neng)(neng)量(liang)密度越(yue)高(gao)(gao)(gao)(gao)。這種高(gao)(gao)(gao)(gao)能(neng)(neng)量(liang)密度是(shi)由于(yu)氮(dan)(dan)基團的(de)法拉第反應和孔壁的(de)改(gai)善。氮(dan)(dan)摻雜(za)還增加了(le)碳原子(zi)的(de)導(dao)電(dian)(dian)性(xing)，提高(gao)(gao)(gao)(gao)了(le)電(dian)(dian)極(ji)(ji)的(de)容量(liang)。由于(yu)氮(dan)(dan)誘導(dao)的(de)額外(wai)電(dian)(dian)荷存儲機(ji)制(zhi)，所(suo)有其他電(dian)(dian)極(ji)(ji)都(dou)具(ju)(ju)(ju)有更(geng)好的(de)性(xing)能(neng)(neng)。然(ran)而(er)，混(hun)合百分比(bi)的(de)影響尚未得(de)到解(jie)釋(shi)。