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活性碳是一种多孔材料,由于其自身孔洞结构发达,价格低廉成为超级电容器电极的首选材料。本文将详细阐述活性碳的制备以及作为超级电容器电极材料的主要结论及相关的创新研究成果。1.活性碳比电容量的影响因素通过对泡沫碳和中间相沥青活化样品比较发现,由于泡沫碳经过加压升温处理,促使内部形成一定的晶体结构,其活化产物具有更好的电容性能。以活性碳微球为活性物质,乙炔黑为导电剂,按不同比例制作电极测试。由测试结果发现,当乙炔含量为10%,活性碳微球含量为80%时的比电容量最高,大电流下比电容量衰减最小。电极片在组装之前,在电解液中真空浸泡可以提高比电容量测试结果。2.利用中间相沥青制备球型活性碳以中间相沥青与二氧化硅为原料,球磨后经300℃～600温度碳化处理后获得碳微球。碳微球与KOH混合于900℃活化,得到活性碳微球(AC)。将碳微球经氢氟酸浸泡后与KOH混合900℃活化,得到活性碳(HFAC)。研究了碳化温度、活化预处理以及活化时的碳/碱比对活性碳比电容量的影响。结果表明:碳化处理后得到外形很好的球型碳;适当的碳化温度有利于提高活性碳比电容量,对中间相沥青微球的外形没有影响;HFAC比电容量低于相同条件下制备的AC;AC的最高比电容量出现在碳化温度为500℃,碳/碱比为1:5,HFAC的最高比电容量出现在碳化温度为550℃,碳/碱比为1:7。3.在中间相沥青中添加含硅化合物制备活性碳以煤沥青为原料,在氮气气氛下加热至450℃,恒温一小时,制备出中间相沥青,与KOH混合900℃活化,得到活性碳(MPAC),以相同的条件,添加不同种类含硅化合物,制备活性碳。考察不同方法制备的活性碳的电容性能,发现添加含硅化合物后材料的比电容量明显提高,其中添加正硅酸乙酯和水,碳/碱比例为1:5时制备的活性碳比表面积为3132m~2/g,孔容量为1.699cm~3/g,平均孔径为2.190nm,比电容量最高为269.3F/g。4.KOH活化中间相碳微球时纳米碳材料的生成以中温煤沥青与有机钴为原料,在氮气气氛下加热至410℃,恒温0.5小时,经吡啶清洗,制备出含Co中间相碳微球(MCMB/Co)。将MCMB/Co在氮气气氛下以一定的升温速率加热至1000℃,得到碳化后的含Co中间相微球(MCMB/Co-1000);将MCMB/Co与KOH混合900℃活化,得到含Co活性碳微球(AMCMB/Co)。通过对它们微观形貌的研究发现,在MCMB/Co活化过程中表面生成的两种不同结构的纳米碳材料,一种为纳米管,另一种是碟状的碳纳米纤维,这两种碳材料在活化过程中没有被活化。