活性炭中的氮與超級(jí)電容器混合

　　鋰離子混合超級(jí)電容器結(jié)合鋰離子電池和超級(jí)電容器的主要優(yōu)點(diǎn)，已成為一種極具吸引力的儲(chǔ)能系統(tǒng)。石墨烯和活性炭作為鋰離子電池和超級(jí)電容器中的普通電極材料，提供高化學(xué)、熱和物理穩(wěn)定性的可調(diào)多孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電導(dǎo)率優(yōu)異，容量提高。將石墨烯和活性炭中的元素氮混合物視為進(jìn)一步提高其性能。本文簡(jiǎn)要總結(jié)了混合超級(jí)電容器的*新技術(shù)，重點(diǎn)是使用石墨烯和活性炭。還強(qiáng)調(diào)了后續(xù)LiHSCs與石墨烯和活性炭混合的氮。

　　由混合超級(jí)電容器組成

　　隨著技術(shù)設(shè)備數(shù)量的增加和便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展，全球?qū)χ悄芨咝?chǔ)能系統(tǒng)的需求正在迅速增長(zhǎng)。鋰離子電池(LIB)超級(jí)電容器確實(shí)是預(yù)計(jì)將應(yīng)用于智能儲(chǔ)能領(lǐng)域的絕佳候選人。以前使用的電池電極材料包括一些碳材料、金屬氧化物和金屬氫氧化物。而在LIHSC由于其可管理的多孔結(jié)構(gòu)和高表面積，常用的電容器電極材料由活性炭組成。碳納米管納米管和石墨烯等其他材料。

　　石墨烯和活性炭被廣泛研究為鋰離子混合超級(jí)電容器的電極材料，因?yàn)樗鼈兙哂休^高的表面積，易于鋰離子插層，具有優(yōu)異的容量保持性、長(zhǎng)壽命周期和約束結(jié)構(gòu)類型?；谑┗蚧钚蕴考捌鋸?fù)合材料的電極組裝的混合設(shè)備已報(bào)告高功率密度的高能量密度。據(jù)報(bào)道，長(zhǎng)期穩(wěn)定的循環(huán)壽命和改進(jìn)的容量保留。

　　采用形態(tài)控制和元素混合，以提高石墨烯和活性炭基電極的性能。制備了0-D石墨烯量子點(diǎn)，1-D石墨烯納米帶(GNR)，2-D石墨烯片，3-D石墨烯和多孔石墨烯。引入石墨烯的3D為了實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的性能，交聯(lián)位點(diǎn)由石墨烯片制成π-π堆疊產(chǎn)生的。可壓縮性90%，超輕重量和高導(dǎo)電性3D石墨烯氣凝膠印刷。該方法可用于打印所需的石墨烯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以平滑混合電容器中電子和鋰離子的路徑。如石墨烯中的元素?fù)诫s法N-，Cr，B已報(bào)道摻雜活性炭具有改善的電化學(xué)性能。

　　N摻雜活性炭

　　氮是偽電容元件。氮摻雜被認(rèn)為是將偽電容性質(zhì)納入石墨烯和活性炭的理想方法，用于高性能超級(jí)電容器的應(yīng)用。氮與碳之間的電負(fù)性差異較大，即氮與碳之間的電負(fù)性差異較大 3.04 ：2.55，這導(dǎo)致N摻雜石墨烯(NG)電影中碳網(wǎng)絡(luò)的極化。這種極化通過(guò)影響碳原子的自旋密度和電荷分布而導(dǎo)致活化區(qū)NG電化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在表面。氮摻雜劑打開(kāi)導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的帶隙，使費(fèi)米能級(jí)高于狄拉克點(diǎn)。這種帶隙使NG成為電子和半導(dǎo)體應(yīng)用的合適候選人。簡(jiǎn)而言之，作為極化的結(jié)果，石墨烯的電子、磁性、光學(xué)、電化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化。

　　與電容器相比，活性炭中的氮摻雜增加。由于含有官能團(tuán)氮的法拉第反應(yīng)孔的改善，其潤(rùn)濕性不僅提高了活性炭的導(dǎo)電性，而且增加了混合氮的電容性。氨*常用于活性炭的熱處理，以混合氮?dú)?NH 3)。石墨烯和活性炭中的氮混合進(jìn)一步增強(qiáng)了使用NG或氮與活性炭混合(NAC)復(fù)合材料組裝的電極的電化學(xué)活性。基于NG和NAC毫無(wú)疑問(wèn)，電極的混合器具有電化學(xué)性能。

　　活性炭的N摻雜可以進(jìn)一步提高活性炭的性能。首次使用氮摻活性炭(高達(dá)29000m 2 g -1的超高表面積，4重量%氮)作為L(zhǎng)iHSC使用陰極材料Si / C陰極和陽(yáng)極的質(zhì)量比為2 : 1 負(fù)極材料中的有機(jī)電解質(zhì)。采用氨作為氮前體，預(yù)處理材料作為活性炭前體，并在不同溫度下退火。他們?cè)?747-30 127 W kg下實(shí)現(xiàn)了230-141 W h kg -能量密度-1功率密度。

　　總之，由于鋰電池的電化學(xué)性能高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，Li-HSC它確實(shí)是一個(gè)有前途的儲(chǔ)能系統(tǒng)。與包括LIB，SC，與所有其他儲(chǔ)能裝置相比，裝置相比，LIHSC它是**能提供高能量密度和高功率密度的儲(chǔ)能系統(tǒng)，因此具有滿足智能儲(chǔ)能系統(tǒng)需求的潛力。石墨烯和活性炭具有高熱和物理穩(wěn)定性、可調(diào)多孔結(jié)構(gòu)和高表面積LIHSC有很大的應(yīng)用。氮摻雜具有重要意義，因?yàn)榛诘獡诫s石墨烯和活性炭電極的高能密度。氮摻雜劑組數(shù)越多，電極能量密度越高。這種高能量密度是由于氮基團(tuán)的法拉第反應(yīng)和孔壁的改善。氮摻雜還增加了碳原子的導(dǎo)電性，提高了電極的容量。由于氮誘導(dǎo)的額外電荷存儲(chǔ)機(jī)制，所有其他電極都具有更好的性能。然而，混合百分比的影響尚未得到解釋。