活性炭中的(de)氮與超級電容(rong)器混合

　　鋰(li)離(li)(li)子(zi)混合超(chao)級電(dian)容(rong)器結合鋰(li)離(li)(li)子(zi)電(dian)池(chi)和(he)(he)超(chao)級電(dian)容(rong)器的(de)(de)主要優(you)(you)點，已成為一種極具吸(xi)引力的(de)(de)儲能系統(tong)。石(shi)(shi)墨(mo)烯和(he)(he)活性炭作(zuo)為鋰(li)離(li)(li)子(zi)電(dian)池(chi)和(he)(he)超(chao)級電(dian)容(rong)器中(zhong)的(de)(de)普通電(dian)極材料，提供高化學、熱和(he)(he)物理穩定性的(de)(de)可(ke)調多孔結構，導(dao)致電(dian)導(dao)率優(you)(you)異(yi)，容(rong)量提高。將石(shi)(shi)墨(mo)烯和(he)(he)活性炭中(zhong)的(de)(de)元(yuan)素氮混合物視為進一步提高其性能。本文簡要總結了混合超(chao)級電(dian)容(rong)器的(de)(de)*新技術(shu)，重點是使用石(shi)(shi)墨(mo)烯和(he)(he)活性炭。還(huan)強調了后(hou)續LiHSCs與石(shi)(shi)墨(mo)烯和(he)(he)活性炭混合的(de)(de)氮。

　　由(you)混合超級電容(rong)器組成

　　隨著技術設備數量的(de)(de)增(zeng)加和(he)(he)便攜式(shi)電(dian)(dian)子產品的(de)(de)發展，全球對(dui)智能高效儲(chu)能系統的(de)(de)需求(qiu)正在(zai)迅速增(zeng)長。鋰離(li)子電(dian)(dian)池(LIB)超級電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)確實(shi)是預計將應用于(yu)智能儲(chu)能領域的(de)(de)絕佳候(hou)選人(ren)。以前使用的(de)(de)電(dian)(dian)池電(dian)(dian)極材(cai)(cai)(cai)料(liao)包括一些碳材(cai)(cai)(cai)料(liao)、金屬氧化(hua)物和(he)(he)金屬氫氧化(hua)物。而在(zai)LIHSC由于(yu)其可管(guan)理的(de)(de)多孔結構和(he)(he)高表面積，常用的(de)(de)電(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)電(dian)(dian)極材(cai)(cai)(cai)料(liao)由活性炭組成。碳納(na)米管(guan)納(na)米管(guan)和(he)(he)石墨烯等其他材(cai)(cai)(cai)料(liao)。

　　石墨烯(xi)和活性炭(tan)被廣泛(fan)研究(jiu)為(wei)鋰離子混合超級(ji)電容(rong)(rong)器的(de)(de)(de)電極(ji)材料(liao)，因為(wei)它們具有(you)較(jiao)高的(de)(de)(de)表面積，易于鋰離子插層，具有(you)優異的(de)(de)(de)容(rong)(rong)量保(bao)持性、長壽命周期和約束(shu)結構類(lei)型(xing)。基于石墨烯(xi)或(huo)活性炭(tan)及其復合材料(liao)的(de)(de)(de)電極(ji)組裝的(de)(de)(de)混合設備已報告高功率(lv)密度的(de)(de)(de)高能(neng)量密度。據報道，長期穩定的(de)(de)(de)循(xun)環壽命和改進的(de)(de)(de)容(rong)(rong)量保(bao)留。

　　采用形態控制和元(yuan)素(su)混合(he)，以提高石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)和活性(xing)(xing)炭基電極的(de)性(xing)(xing)能(neng)。制備了0-D石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)量子點，1-D石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)納(na)米帶(GNR)，2-D石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)片，3-D石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)和多孔石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)。引入石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)的(de)3D為(wei)了實現改進的(de)性(xing)(xing)能(neng)，交聯位點由石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)片制成π-π堆疊產(chan)生的(de)。可(ke)壓縮性(xing)(xing)90%，超輕重量和高導電性(xing)(xing)3D石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)氣(qi)凝膠(jiao)印刷。該方法可(ke)用于打印所需(xu)的(de)石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)網絡(luo)結構，以平滑(hua)混合(he)電容器中(zhong)電子和鋰離子的(de)路徑(jing)。如石墨(mo)(mo)烯(xi)(xi)中(zhong)的(de)元(yuan)素(su)摻雜法N-，Cr，B已報(bao)道摻雜活性(xing)(xing)炭具(ju)有(you)改善的(de)電化(hua)學性(xing)(xing)能(neng)。

　　N摻雜活性炭

　　氮(dan)是偽電(dian)容(rong)元件。氮(dan)摻(chan)雜(za)被認為是將偽電(dian)容(rong)性(xing)質納入石(shi)墨烯(xi)和活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)理(li)想(xiang)方法(fa)，用(yong)(yong)于高性(xing)能超級電(dian)容(rong)器(qi)的(de)應用(yong)(yong)。氮(dan)與碳之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)電(dian)負性(xing)差(cha)異較大(da)，即(ji)氮(dan)與碳之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)電(dian)負性(xing)差(cha)異較大(da) 3.04 ：2.55，這導致(zhi)N摻(chan)雜(za)石(shi)墨烯(xi)(NG)電(dian)影中碳網絡的(de)極化(hua)。這種極化(hua)通過影響(xiang)碳原子的(de)自旋(xuan)密度和電(dian)荷(he)分(fen)布而導致(zhi)活(huo)化(hua)區(qu)NG電(dian)化(hua)學(xue)反應發生(sheng)在表面。氮(dan)摻(chan)雜(za)劑(ji)打開導帶與價帶之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)帶隙，使(shi)費米能級高于狄拉克點。這種帶隙使(shi)NG成為電(dian)子和半導體應用(yong)(yong)的(de)合適候選人。簡而言之(zhi)(zhi)，作為極化(hua)的(de)結(jie)果，石(shi)墨烯(xi)的(de)電(dian)子、磁(ci)性(xing)、光學(xue)、電(dian)化(hua)學(xue)性(xing)質發生(sheng)了變(bian)化(hua)。

　　與電(dian)容(rong)器相比，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)中的(de)(de)(de)氮(dan)摻雜增加。由于含有官能團氮(dan)的(de)(de)(de)法拉第(di)反應孔的(de)(de)(de)改善(shan)，其潤濕性(xing)不僅提高了(le)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)導電(dian)性(xing)，而且(qie)增加了(le)混(hun)合(he)氮(dan)的(de)(de)(de)電(dian)容(rong)性(xing)。氨*常用于活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)熱處理，以混(hun)合(he)氮(dan)氣(NH 3)。石墨(mo)烯和活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)中的(de)(de)(de)氮(dan)混(hun)合(he)進一步(bu)增強(qiang)了(le)使用NG或(huo)氮(dan)與活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)混(hun)合(he)(NAC)復合(he)材料(liao)組裝的(de)(de)(de)電(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)電(dian)化學(xue)活(huo)性(xing)。基于NG和NAC毫無(wu)疑問，電(dian)極(ji)(ji)的(de)(de)(de)混(hun)合(he)器具有電(dian)化學(xue)性(xing)能。

　　活(huo)性(xing)炭(tan)的N摻(chan)雜(za)可以進一步提(ti)高(gao)活(huo)性(xing)炭(tan)的性(xing)能。首次使用氮(dan)摻(chan)活(huo)性(xing)炭(tan)(高(gao)達29000m 2 g -1的超(chao)高(gao)表面積，4重量%氮(dan))作為(wei)LiHSC使用陰(yin)極材(cai)料Si / C陰(yin)極和(he)陽(yang)極的質(zhi)量比為(wei)2 : 1 負極材(cai)料中的有機電解質(zhi)。采用氨(an)作為(wei)氮(dan)前(qian)體，預(yu)處理材(cai)料作為(wei)活(huo)性(xing)炭(tan)前(qian)體，并在(zai)不(bu)同(tong)溫(wen)度下退火。他們在(zai)1747-30 127 W kg下實現了230-141 W h kg -能量密(mi)度-1功(gong)率(lv)密(mi)度。

　　總(zong)之，由(you)(you)于(yu)鋰(li)電池的(de)(de)(de)電化(hua)學性(xing)(xing)能(neng)高(gao)(gao)(gao)，循環壽(shou)命長，Li-HSC它確實是一個有(you)前途的(de)(de)(de)儲(chu)能(neng)系(xi)(xi)統(tong)。與包括(kuo)LIB，SC，與所有(you)其他(ta)(ta)儲(chu)能(neng)裝置(zhi)相比，裝置(zhi)相比，LIHSC它是**能(neng)提供高(gao)(gao)(gao)能(neng)量(liang)密(mi)度和(he)(he)(he)高(gao)(gao)(gao)功(gong)率密(mi)度的(de)(de)(de)儲(chu)能(neng)系(xi)(xi)統(tong)，因(yin)此具(ju)(ju)(ju)有(you)滿足智(zhi)能(neng)儲(chu)能(neng)系(xi)(xi)統(tong)需求(qiu)的(de)(de)(de)潛力。石墨(mo)(mo)烯和(he)(he)(he)活性(xing)(xing)炭具(ju)(ju)(ju)有(you)高(gao)(gao)(gao)熱和(he)(he)(he)物理穩定性(xing)(xing)、可調多(duo)孔結構和(he)(he)(he)高(gao)(gao)(gao)表(biao)面積LIHSC有(you)很大的(de)(de)(de)應用。氮摻(chan)(chan)雜(za)具(ju)(ju)(ju)有(you)重(zhong)要意義，因(yin)為基(ji)于(yu)氮摻(chan)(chan)雜(za)石墨(mo)(mo)烯和(he)(he)(he)活性(xing)(xing)炭電極的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)能(neng)密(mi)度。氮摻(chan)(chan)雜(za)劑組(zu)數越多(duo)，電極能(neng)量(liang)密(mi)度越高(gao)(gao)(gao)。這種高(gao)(gao)(gao)能(neng)量(liang)密(mi)度是由(you)(you)于(yu)氮基(ji)團的(de)(de)(de)法拉第反(fan)應和(he)(he)(he)孔壁的(de)(de)(de)改善(shan)。氮摻(chan)(chan)雜(za)還增(zeng)加(jia)了碳原子的(de)(de)(de)導電性(xing)(xing)，提高(gao)(gao)(gao)了電極的(de)(de)(de)容量(liang)。由(you)(you)于(yu)氮誘導的(de)(de)(de)額外電荷存儲(chu)機制，所有(you)其他(ta)(ta)電極都具(ju)(ju)(ju)有(you)更(geng)好的(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)。然而(er)，混(hun)合百分比的(de)(de)(de)影(ying)響尚未(wei)得(de)到(dao)解(jie)釋。