活性炭中(zhong)的(de)氮與超級(ji)電容器混合

　　鋰離(li)(li)子混(hun)合超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)(rong)器結合鋰離(li)(li)子電(dian)池(chi)和(he)(he)(he)(he)(he)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)(rong)器的(de)(de)主(zhu)要優點，已成為一種極具吸引力(li)的(de)(de)儲能(neng)系統(tong)。石墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)和(he)(he)(he)(he)(he)活(huo)性(xing)(xing)炭作為鋰離(li)(li)子電(dian)池(chi)和(he)(he)(he)(he)(he)超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)(rong)器中的(de)(de)普通電(dian)極材料(liao)，提供高(gao)化學、熱和(he)(he)(he)(he)(he)物理(li)穩定性(xing)(xing)的(de)(de)可調多孔結構，導(dao)致電(dian)導(dao)率優異，容(rong)(rong)量提高(gao)。將石墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)和(he)(he)(he)(he)(he)活(huo)性(xing)(xing)炭中的(de)(de)元素氮(dan)(dan)混(hun)合物視為進一步(bu)提高(gao)其性(xing)(xing)能(neng)。本(ben)文簡要總結了混(hun)合超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)(rong)器的(de)(de)*新技術，重點是(shi)使(shi)用石墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)和(he)(he)(he)(he)(he)活(huo)性(xing)(xing)炭。還強調了后續(xu)LiHSCs與(yu)石墨(mo)(mo)(mo)烯(xi)和(he)(he)(he)(he)(he)活(huo)性(xing)(xing)炭混(hun)合的(de)(de)氮(dan)(dan)。

　　由混合超級(ji)電容器組(zu)成

　　隨著(zhu)技術設備數量的(de)增加(jia)和(he)(he)便攜式(shi)電(dian)(dian)(dian)子產品(pin)的(de)發展，全球對智能(neng)(neng)高效儲能(neng)(neng)系(xi)統(tong)的(de)需求正在(zai)迅速增長(chang)。鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(LIB)超級電(dian)(dian)(dian)容器確(que)實是預(yu)計(ji)將應用(yong)于(yu)智能(neng)(neng)儲能(neng)(neng)領域的(de)絕佳(jia)候選人。以前使用(yong)的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)(dian)極材(cai)(cai)(cai)料包括一些碳(tan)材(cai)(cai)(cai)料、金屬(shu)氧(yang)化物和(he)(he)金屬(shu)氫氧(yang)化物。而在(zai)LIHSC由于(yu)其(qi)可(ke)管(guan)理的(de)多孔(kong)結構和(he)(he)高表(biao)面積，常用(yong)的(de)電(dian)(dian)(dian)容器電(dian)(dian)(dian)極材(cai)(cai)(cai)料由活性炭組(zu)成。碳(tan)納米(mi)管(guan)納米(mi)管(guan)和(he)(he)石墨烯等其(qi)他材(cai)(cai)(cai)料。

　　石墨烯和(he)活性炭(tan)被廣泛研究(jiu)為(wei)鋰(li)離子混合超級電容器的(de)電極材料，因為(wei)它(ta)們具有(you)較高(gao)(gao)的(de)表面積(ji)，易于(yu)鋰(li)離子插層，具有(you)優異的(de)容量保持性、長壽命周(zhou)期(qi)和(he)約束結構類型。基于(yu)石墨烯或活性炭(tan)及其復合材料的(de)電極組裝的(de)混合設(she)備已報告高(gao)(gao)功率密度的(de)高(gao)(gao)能量密度。據報道，長期(qi)穩定的(de)循環壽命和(he)改進的(de)容量保留。

　　采用形態控制(zhi)和(he)元素(su)混合，以提高石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)和(he)活(huo)性(xing)炭基電極的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)。制(zhi)備了0-D石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)量子點，1-D石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)納米帶(GNR)，2-D石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)片，3-D石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)和(he)多孔(kong)石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)。引入(ru)石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)3D為了實現(xian)改(gai)(gai)進的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)，交(jiao)聯(lian)位點由石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)片制(zhi)成(cheng)π-π堆疊(die)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)。可(ke)壓縮性(xing)90%，超(chao)輕重量和(he)高導電性(xing)3D石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)氣(qi)凝膠印刷。該方法(fa)可(ke)用于打印所需的(de)(de)(de)(de)石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)網絡(luo)結(jie)構(gou)，以平滑(hua)混合電容器中(zhong)電子和(he)鋰離子的(de)(de)(de)(de)路徑。如石(shi)墨(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)(xi)(xi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)元素(su)摻(chan)雜法(fa)N-，Cr，B已報(bao)道摻(chan)雜活(huo)性(xing)炭具有改(gai)(gai)善的(de)(de)(de)(de)電化學性(xing)能(neng)。

　　N摻雜活性炭

　　氮是偽電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)元件。氮摻(chan)雜(za)被(bei)認為是將偽電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)性(xing)(xing)(xing)質納入石墨烯(xi)和(he)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)理(li)想方法，用(yong)于高性(xing)(xing)(xing)能超級(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)。氮與碳之(zhi)間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)負性(xing)(xing)(xing)差異(yi)較大，即(ji)氮與碳之(zhi)間(jian)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)負性(xing)(xing)(xing)差異(yi)較大 3.04 ：2.55，這導(dao)致N摻(chan)雜(za)石墨烯(xi)(NG)電(dian)(dian)(dian)(dian)影中碳網絡的(de)(de)極(ji)化(hua)。這種極(ji)化(hua)通過(guo)影響(xiang)碳原(yuan)子(zi)的(de)(de)自旋密度(du)和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷分(fen)布而導(dao)致活(huo)化(hua)區NG電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學反應(ying)(ying)發生在表面。氮摻(chan)雜(za)劑打開導(dao)帶(dai)與價帶(dai)之(zhi)間(jian)的(de)(de)帶(dai)隙(xi)，使(shi)費米能級(ji)高于狄拉克(ke)點。這種帶(dai)隙(xi)使(shi)NG成為電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)和(he)半導(dao)體應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)合適候選人。簡而言之(zhi)，作(zuo)為極(ji)化(hua)的(de)(de)結果，石墨烯(xi)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)、磁性(xing)(xing)(xing)、光(guang)學、電(dian)(dian)(dian)(dian)化(hua)學性(xing)(xing)(xing)質發生了變化(hua)。

　　與電(dian)(dian)容器相比，活(huo)性炭中的(de)氮(dan)(dan)摻雜增加(jia)。由于含(han)有官能(neng)團氮(dan)(dan)的(de)法(fa)拉第反(fan)應孔的(de)改善，其潤濕性不僅提高了(le)活(huo)性炭的(de)導電(dian)(dian)性，而且(qie)增加(jia)了(le)混(hun)合氮(dan)(dan)的(de)電(dian)(dian)容性。氨*常用于活(huo)性炭的(de)熱(re)處理，以混(hun)合氮(dan)(dan)氣(NH 3)。石墨烯(xi)和活(huo)性炭中的(de)氮(dan)(dan)混(hun)合進一(yi)步增強(qiang)了(le)使用NG或氮(dan)(dan)與活(huo)性炭混(hun)合(NAC)復合材(cai)料(liao)組裝(zhuang)的(de)電(dian)(dian)極的(de)電(dian)(dian)化學活(huo)性。基于NG和NAC毫無疑問，電(dian)(dian)極的(de)混(hun)合器具有電(dian)(dian)化學性能(neng)。

　　活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)N摻雜(za)可以進一(yi)步提高(gao)(gao)活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)性(xing)(xing)能(neng)。首(shou)次使(shi)用氮摻活性(xing)(xing)炭(tan)(高(gao)(gao)達(da)29000m 2 g -1的(de)超高(gao)(gao)表面(mian)積，4重量(liang)(liang)%氮)作為(wei)LiHSC使(shi)用陰極(ji)材料(liao)Si / C陰極(ji)和陽極(ji)的(de)質量(liang)(liang)比為(wei)2 : 1 負極(ji)材料(liao)中的(de)有機電解質。采用氨作為(wei)氮前(qian)體(ti)，預(yu)處理材料(liao)作為(wei)活性(xing)(xing)炭(tan)前(qian)體(ti)，并在不同溫度(du)下(xia)退火。他們在1747-30 127 W kg下(xia)實現(xian)了230-141 W h kg -能(neng)量(liang)(liang)密度(du)-1功率密度(du)。

　　總之，由于(yu)鋰電池的(de)(de)(de)(de)(de)電化學(xue)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)高(gao)(gao)，循環壽(shou)命(ming)長，Li-HSC它確(que)實是一個有前途的(de)(de)(de)(de)(de)儲能(neng)(neng)系統(tong)。與(yu)包括(kuo)LIB，SC，與(yu)所有其他儲能(neng)(neng)裝(zhuang)置(zhi)相(xiang)比(bi)(bi)(bi)，裝(zhuang)置(zhi)相(xiang)比(bi)(bi)(bi)，LIHSC它是**能(neng)(neng)提供高(gao)(gao)能(neng)(neng)量密(mi)度(du)(du)和(he)(he)(he)高(gao)(gao)功率密(mi)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)儲能(neng)(neng)系統(tong)，因(yin)此具(ju)(ju)有滿足智能(neng)(neng)儲能(neng)(neng)系統(tong)需求的(de)(de)(de)(de)(de)潛(qian)力。石墨(mo)烯和(he)(he)(he)活性(xing)(xing)(xing)炭具(ju)(ju)有高(gao)(gao)熱和(he)(he)(he)物理(li)穩定性(xing)(xing)(xing)、可(ke)調多孔結構(gou)和(he)(he)(he)高(gao)(gao)表面積(ji)LIHSC有很大的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用。氮(dan)(dan)摻雜具(ju)(ju)有重要意(yi)義，因(yin)為基于(yu)氮(dan)(dan)摻雜石墨(mo)烯和(he)(he)(he)活性(xing)(xing)(xing)炭電極的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)(gao)能(neng)(neng)密(mi)度(du)(du)。氮(dan)(dan)摻雜劑組數越多，電極能(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)是由于(yu)氮(dan)(dan)基團的(de)(de)(de)(de)(de)法拉第反應(ying)和(he)(he)(he)孔壁的(de)(de)(de)(de)(de)改善。氮(dan)(dan)摻雜還增(zeng)加(jia)了碳原子的(de)(de)(de)(de)(de)導電性(xing)(xing)(xing)，提高(gao)(gao)了電極的(de)(de)(de)(de)(de)容量。由于(yu)氮(dan)(dan)誘導的(de)(de)(de)(de)(de)額(e)外電荷存儲機制，所有其他電極都具(ju)(ju)有更好的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。然(ran)而，混合百分比(bi)(bi)(bi)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響尚未得到解(jie)釋(shi)。