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电化学电容器具有功率密度高、循环寿命长、充放电迅速等特点,是介于传统静电电容器和二次电池之间的一种新型储能装置。近年来逐渐成为研究热点,但是其能量密度较低,这限制了电化学电容器的广泛应用。本文主要是制备耐电压的纳米门炭材料,采用不同浓度和离子尺寸的电解液,旨在提高超级电容器的能量密度和改善长循环稳定性。 采用中间相炭微球为前驱体,经过炭化和KOH活化法制备纳米门炭材料,在固定碱炭比和活化条件下,探究了炭化时间对纳米门炭材料结构和性能的影响,确定了最佳的炭化时间。考察了纳米门炭材料首次充电过程中的电化学活化行为、纳米门炭材料的耐高电压特性以及纳米门炭电极特殊的储能机理。 采用新型的四氟硼酸螺环季铵盐(SBPBF4)溶解在碳酸丙烯酯(PC)溶剂中,配制了浓度梯度的有机系电解液。与耐高电压的纳米门炭电极组装电容器,进行电化学性能的测试。电解液离子电导率随着电解液浓度的增加而增加,达到最大溶解度时趋于饱和并呈现降低的趋势。通过改变电解液浓度,提高充电电压,验证了电解液浓度较低时,高电压下出现电解液贫乏的效应,指出能量密度随着电解液浓度的增加而增加,电化学电容器的能量密度主要是依赖于工作电压和电解液的浓度。 采用三种阳离子尺寸不同的有机电解液TEMABF4/PC、SBPBF4/PC和EMIMBF4/PC,与纳米门炭材料组装电容器进行高电压下的循环测试。指出离子尺寸越大,电化学活化电位越高,越不容易进行插层储能,插层储能过程中类石墨微晶的膨胀越大,其循环稳定性较差。