活性炭中的(de)氮(dan)與超(chao)級(ji)電容器混合

　　鋰(li)離子混(hun)(hun)合(he)(he)超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)結合(he)(he)鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)和(he)(he)(he)超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)的(de)主要優點，已成為(wei)一(yi)種極具(ju)吸引力的(de)儲能(neng)系統。石墨烯(xi)和(he)(he)(he)活性炭(tan)作(zuo)為(wei)鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)和(he)(he)(he)超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)中的(de)普通電(dian)(dian)(dian)(dian)極材料，提供(gong)高化學、熱和(he)(he)(he)物(wu)理穩定性的(de)可調多孔結構(gou)，導致電(dian)(dian)(dian)(dian)導率優異，容量提高。將石墨烯(xi)和(he)(he)(he)活性炭(tan)中的(de)元素氮混(hun)(hun)合(he)(he)物(wu)視為(wei)進一(yi)步提高其性能(neng)。本文簡要總結了混(hun)(hun)合(he)(he)超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容器(qi)的(de)*新(xin)技術，重點是(shi)使用石墨烯(xi)和(he)(he)(he)活性炭(tan)。還強調了后續LiHSCs與石墨烯(xi)和(he)(he)(he)活性炭(tan)混(hun)(hun)合(he)(he)的(de)氮。

　　由混合超(chao)級(ji)電(dian)容器組成

　　隨著(zhu)技術設(she)備(bei)數(shu)量的(de)增加和便攜(xie)式電(dian)子產品的(de)發展，全球對智能高效(xiao)儲(chu)能系統(tong)的(de)需(xu)求正在迅速增長(chang)。鋰離(li)子電(dian)池(LIB)超級電(dian)容器確實(shi)是預計將應用于智能儲(chu)能領域的(de)絕佳候選人。以前使用的(de)電(dian)池電(dian)極材料(liao)包括一些碳材料(liao)、金(jin)屬(shu)氧化(hua)物(wu)和金(jin)屬(shu)氫氧化(hua)物(wu)。而在LIHSC由于其(qi)(qi)可管(guan)理的(de)多孔結構和高表面(mian)積，常用的(de)電(dian)容器電(dian)極材料(liao)由活性(xing)炭(tan)組成。碳納米管(guan)納米管(guan)和石墨(mo)烯等其(qi)(qi)他材料(liao)。

　　石(shi)墨烯(xi)和活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)被廣泛研究為鋰離子(zi)混(hun)合超級(ji)電容(rong)器(qi)的(de)(de)電極材料，因為它(ta)們具有較高的(de)(de)表面積，易于鋰離子(zi)插層，具有優異的(de)(de)容(rong)量保持性、長壽命周期(qi)和約束結構類(lei)型。基于石(shi)墨烯(xi)或(huo)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)及(ji)其復合材料的(de)(de)電極組(zu)裝的(de)(de)混(hun)合設備(bei)已報(bao)告高功率密(mi)(mi)度的(de)(de)高能(neng)量密(mi)(mi)度。據報(bao)道，長期(qi)穩定的(de)(de)循環(huan)壽命和改進的(de)(de)容(rong)量保留。

　　采(cai)用(yong)形(xing)態(tai)控制和(he)元素混(hun)(hun)合，以(yi)提(ti)高石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)和(he)活性炭(tan)基電(dian)極的(de)性能(neng)。制備(bei)了0-D石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)量子(zi)點(dian)，1-D石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)納米帶(GNR)，2-D石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)片，3-D石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)和(he)多(duo)孔石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)。引入石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)的(de)3D為了實(shi)現改(gai)進的(de)性能(neng)，交聯位點(dian)由石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)片制成π-π堆疊產生的(de)。可壓縮性90%，超輕(qing)重量和(he)高導電(dian)性3D石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)氣凝膠印刷。該方法可用(yong)于打印所需的(de)石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)網絡結構，以(yi)平滑(hua)混(hun)(hun)合電(dian)容器(qi)中(zhong)電(dian)子(zi)和(he)鋰離(li)子(zi)的(de)路徑(jing)。如石墨(mo)(mo)(mo)(mo)(mo)烯(xi)(xi)中(zhong)的(de)元素摻雜(za)法N-，Cr，B已報道(dao)摻雜(za)活性炭(tan)具有改(gai)善(shan)的(de)電(dian)化學性能(neng)。

　　N摻雜活性炭

　　氮(dan)是(shi)偽電(dian)(dian)容元件。氮(dan)摻(chan)(chan)雜被認為(wei)(wei)是(shi)將偽電(dian)(dian)容性(xing)(xing)質納入石墨烯和(he)活性(xing)(xing)炭的(de)理想方法，用于高(gao)性(xing)(xing)能(neng)(neng)超級電(dian)(dian)容器的(de)應(ying)用。氮(dan)與碳(tan)之間的(de)電(dian)(dian)負性(xing)(xing)差異較大，即氮(dan)與碳(tan)之間的(de)電(dian)(dian)負性(xing)(xing)差異較大 3.04 ：2.55，這導(dao)致N摻(chan)(chan)雜石墨烯(NG)電(dian)(dian)影(ying)中碳(tan)網絡的(de)極化(hua)(hua)(hua)。這種極化(hua)(hua)(hua)通過影(ying)響(xiang)碳(tan)原子的(de)自旋密(mi)度和(he)電(dian)(dian)荷分布而導(dao)致活化(hua)(hua)(hua)區NG電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學反應(ying)發生在表面。氮(dan)摻(chan)(chan)雜劑(ji)打開導(dao)帶與價帶之間的(de)帶隙(xi)，使費米能(neng)(neng)級高(gao)于狄拉克點。這種帶隙(xi)使NG成為(wei)(wei)電(dian)(dian)子和(he)半(ban)導(dao)體(ti)應(ying)用的(de)合(he)適候選人。簡(jian)而言之，作為(wei)(wei)極化(hua)(hua)(hua)的(de)結果，石墨烯的(de)電(dian)(dian)子、磁性(xing)(xing)、光學、電(dian)(dian)化(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)質發生了變化(hua)(hua)(hua)。

　　與電(dian)容(rong)(rong)器相比(bi)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)中的(de)(de)(de)氮(dan)摻雜增(zeng)(zeng)加。由于含(han)有(you)官(guan)能團氮(dan)的(de)(de)(de)法拉第反應孔的(de)(de)(de)改善，其潤濕性(xing)(xing)(xing)不僅(jin)提(ti)高了(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)導電(dian)性(xing)(xing)(xing)，而且增(zeng)(zeng)加了(le)混(hun)合(he)氮(dan)的(de)(de)(de)電(dian)容(rong)(rong)性(xing)(xing)(xing)。氨*常用于活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)熱處理，以混(hun)合(he)氮(dan)氣(qi)(NH 3)。石墨烯和活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)中的(de)(de)(de)氮(dan)混(hun)合(he)進一步增(zeng)(zeng)強了(le)使用NG或氮(dan)與活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)混(hun)合(he)(NAC)復合(he)材(cai)料(liao)組裝的(de)(de)(de)電(dian)極的(de)(de)(de)電(dian)化學活(huo)性(xing)(xing)(xing)。基于NG和NAC毫(hao)無疑(yi)問，電(dian)極的(de)(de)(de)混(hun)合(he)器具(ju)有(you)電(dian)化學性(xing)(xing)(xing)能。

　　活(huo)性(xing)炭的N摻雜可以進一步(bu)提高活(huo)性(xing)炭的性(xing)能。首(shou)次使用(yong)氮(dan)摻活(huo)性(xing)炭(高達(da)29000m 2 g -1的超(chao)高表(biao)面(mian)積，4重(zhong)量%氮(dan))作為(wei)LiHSC使用(yong)陰極(ji)(ji)材料(liao)Si / C陰極(ji)(ji)和陽(yang)極(ji)(ji)的質(zhi)量比為(wei)2 : 1 負極(ji)(ji)材料(liao)中的有機電解(jie)質(zhi)。采用(yong)氨作為(wei)氮(dan)前體(ti)，預處理材料(liao)作為(wei)活(huo)性(xing)炭前體(ti)，并在(zai)不同(tong)溫(wen)度下(xia)退火。他們在(zai)1747-30 127 W kg下(xia)實現了230-141 W h kg -能量密度-1功(gong)率(lv)密度。

　　總之(zhi)，由于(yu)鋰電(dian)(dian)(dian)池的(de)電(dian)(dian)(dian)化學性能(neng)(neng)高(gao)(gao)，循環壽命長，Li-HSC它確實是(shi)(shi)一個有(you)前途的(de)儲(chu)能(neng)(neng)系統。與(yu)包括LIB，SC，與(yu)所(suo)有(you)其他儲(chu)能(neng)(neng)裝置相比(bi)，裝置相比(bi)，LIHSC它是(shi)(shi)**能(neng)(neng)提供高(gao)(gao)能(neng)(neng)量密度(du)和(he)高(gao)(gao)功率密度(du)的(de)儲(chu)能(neng)(neng)系統，因此具有(you)滿足智能(neng)(neng)儲(chu)能(neng)(neng)系統需求的(de)潛力(li)。石墨烯和(he)活性炭(tan)具有(you)高(gao)(gao)熱(re)和(he)物(wu)理(li)穩定性、可(ke)調多孔結(jie)構和(he)高(gao)(gao)表面(mian)積LIHSC有(you)很(hen)大的(de)應(ying)用。氮摻(chan)(chan)雜(za)具有(you)重(zhong)要意義，因為(wei)基(ji)于(yu)氮摻(chan)(chan)雜(za)石墨烯和(he)活性炭(tan)電(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)高(gao)(gao)能(neng)(neng)密度(du)。氮摻(chan)(chan)雜(za)劑(ji)組數越多，電(dian)(dian)(dian)極(ji)能(neng)(neng)量密度(du)越高(gao)(gao)。這種高(gao)(gao)能(neng)(neng)量密度(du)是(shi)(shi)由于(yu)氮基(ji)團(tuan)的(de)法拉第反(fan)應(ying)和(he)孔壁的(de)改善。氮摻(chan)(chan)雜(za)還增加了(le)碳原子的(de)導(dao)電(dian)(dian)(dian)性，提高(gao)(gao)了(le)電(dian)(dian)(dian)極(ji)的(de)容量。由于(yu)氮誘導(dao)的(de)額外電(dian)(dian)(dian)荷存儲(chu)機(ji)制(zhi)，所(suo)有(you)其他電(dian)(dian)(dian)極(ji)都具有(you)更(geng)好的(de)性能(neng)(neng)。然而(er)，混(hun)合百分比(bi)的(de)影(ying)響尚未得(de)到(dao)解(jie)釋。