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第1章 超级电容器基础 1

1.1 超级电容器的定义 1

1.2 超级电容器的分类及原理 3

1.2.1 超级电容器的分类 3

1.2.2 超级电容器的工作原理 4

1.3 超级电容器的基本结构 6

1.3.1 极化电极 6

1.3.2 集电极 7

1.3.3 电解液 7

1.3.4 隔膜 8

1.4 超级电容器的研究及应用现状 9

1.5 超级电容器电极材料的研究 10

1.5.1 多孔炭材料 10

1.5.2 金属氧化物电极材料 15

1.5.3 导电聚合物电极材料 16

参考文献 17

第2章 活性炭的结构与性能 26

2.1 活性炭的定义及用途 26

2.2 活性炭的孔隙结构 26

2.3 活性炭的表面化学性质 27

2.3.1 活性炭的表面官能团 27

2.3.2 活性炭表面官能团的表征 28

2.4 活性炭的制备方法 30

2.4.1 物理活化法 30

2.4.2 化学活化法 30

2.4.3 物理－化学联合活化法 34

2.5 活性炭结构及性能的表征 34

2.5.1 收率的测定 34

2.5.2 吸附性能的测定 34

2.5.3 比表面积和孔结构的测定 35

2.5.4 活性炭的表面化学性质表征 36

2.5.5 活性炭微晶结构及表面形貌分析 36

参考文献 38

第3章 活性炭电极材料的制备与电化学性能测试 40

3.1 主要原料及仪器设备 40

3.1.1 原料与试剂 40

3.1.2 煤炭显微组分分离 41

3.1.3 主要仪器设备 43

3.1.4 电炉法制备煤基活性炭 44

3.1.5 微波法制备煤基活性炭 44

3.2 活性炭电极制备及超级电容器组装 45

3.2.1 活性炭电极制备 45

3.2.2 超级电容器的组装 46

3.3 活性炭电极润湿性的测定 46

3.4 超级电容器电化学性能测试 48

3.4.1 恒电流充放电测试 48

3.4.2 循环伏安测试 49

3.4.3 交流阻抗测试 50

3.4.4 自放电测试 51

3.4.5 漏电流测试 52

3.4.6 循环性能测试 52

3.5 活性炭电极材料电化学性能的影响因素 52

3.5.1 比表面积 52

3.5.2 孔径分布 53

3.5.3 表面官能团 54

3.5.4 导电性 55

3.5.5 润湿性 55

参考文献 57

第4章 超级电容器用低阶煤基活性炭的制备工艺及性能研究 60

4.1 引言 60

4.2 制备工艺对活性炭孔结构及收率的影响 61

4.2.1 碱炭比对活性炭孔结构及收率的影响 63

4.2.2 活化温度对活性炭孔结构及收率的影响 66

4.2.3 活化时间对活性炭孔结构及收率的影响 68

4.2.4 保护气流量对活性炭孔结构及收率的影响 72

4.2.5 升温速率对活性炭孔结构及收率的影响 74

4.3 低阶煤种类对活性炭孔结构及收率的影响 77

4.4 低阶煤基活性炭的微观结构与表面化学性质 82

4.4.1 低阶煤基活性炭的微晶结构 82

4.4.2 低阶煤基活性炭的表面形貌 84

4.4.3 低阶煤基活性炭的表面化学性质 86

4.5 低阶煤基活性炭的电化学性能 91

4.5.1 不同碱炭比下所制活性炭的电化学性能 92

4.5.2 不同活化温度下所制活性炭的电化学性能 100

4.5.3 不同活化时间下所制活性炭的电化学性能 104

4.5.4 不同低阶煤所制活性炭的电化学性能 105

参考文献 112

第5章 煤炭显微组分制备超级电容器用活性炭的研究 114

5.1 引言 114

5.2 煤炭显微组分对活性炭孔结构及收率的影响 115

5.3 不同煤炭显微组分所制活性炭的电化学性能 121

5.3.1 恒流充放电性能 121

5.3.2 循环伏安特性 124

5.3.3 交流阻抗特性 126

参考文献 128

第6章 微波法超级电容器用活性炭的制备与表征 129

6.1 引言 129

6.2 微波场中升温特点 130

6.3 微波法制备工艺条件对活性炭孔结构的影响 131

6.3.1 碱炭比对活性炭孔结构的影响 131

6.3.2 微波加热时间对活性炭孔结构的影响 133

6.4 微波法活性炭的微观结构 135

6.4.1 微波法活性炭的微晶结构 135

6.4.2 微波法活性炭的表面形貌 136

6.5 微波法活性炭的表面化学性质 137

6.5.1 傅里叶红外光谱（FTIR）分析 137

6.5.2 X射线光电子能谱（XPS）分析 137

6.6 微波法活性炭的电化学性能 140

6.6.1 恒流充放电性能 140

6.6.2 循环伏安特性 142

6.7 微波法与电炉法活性炭孔结构及电化学性能比较 143

6.7.1 孔结构比较 144

6.7.2 电化学性能比较 145

参考文献 155

第7章 中低温活化条件下超级电容器用活性炭的制备及性能研究 157

7.1 引言 157

7.2 中低温活化法活性炭的制备 158

7.3 活性炭的微观结构和表面化学性质 158

7.3.1 活性炭的孔结构 158

7.3.2 活性炭的微晶结构 160

7.3.3 活性炭的表面化学性质 161

7.4 活性炭电极的电化学性能 166

7.4.1 KOH电解液体系 166

7.4.2 有机电解液体系 171

7.5 活性炭应用性能评价 172

7.5.1 孔结构及化学组成 173

7.5.2 恒流充放电性能 173

7.5.3 循环伏安特性 175

7.5.4 大电流充放电性能 177

7.5.5 交流阻抗特性 178

7.5.6 漏电流 180

7.5.7 循环性能 181

7.5.8 能量密度与功率密度 182

7.6 活性炭电化学性能优化 183

7.6.1 活性炭的孔结构及表面化学性质 183

7.6.2 电化学性能 184

参考文献 191