煤基石墨微晶多孔碳电极构筑及其电容强化机制

    成果编号：9642024J0480
    第一完成单位名称：宁夏大学
    联系人：郝健 联系人电话：18095191543
    成果简介：
    本项目开发了一步碳化活化法直接将煤转化为富含石墨微晶结构的多孔炭材料，利用石墨微晶提升材料导电性和机械性能，利用多孔结构提供电荷储存位点，强化多孔炭电容特性。分析研究了煤组分，粒径，活化剂KOH，石墨化剂Ni(NO3)2对煤基多孔炭形成的影响规律。研究了煤显微组分的活化反应特性，发现镜质组有利石墨微晶结构的维持及形成；惰质组更易与KOH反应，产生发达的孔隙结构。通过调控煤显微组分比例获得了富含石墨微晶结构的多孔炭材料。样品PC-1:2在1 A g-1的电流密度下比容量为229.4 F g-1，10 A g-1电流密度下比电容量为170.1 F g-1，其水系超级电容器器件循环20000次后容量保持率为96%。以煤基多孔炭为主体材料，通过掺杂与复合改性，合成了碳基储氢材料并分析研究了材料的电化学储氢性能。实验结果表明丰富的石墨微晶大幅提升了微孔利用率。项目发展了煤基多孔炭结构调控方法，探究了材料结构与双电层电容间的有机联系，项目研究成果可为开发具有优异综合性能的碳基电容器提供依据。项目发表发表论文4篇，申请专利1件。