离子液体种类对椰壳活性炭超级电容器性能的影响开题报告

1. 研究目的与意义

以离子液体为电解质的超级电容器可以克服无机酸或碱为电解质的超级电容器的能量储存密度小的缺点，但同时由于离子液体的粒子尺寸较大，带来了比电容量较低和充电较慢等缺点，为了研究来源丰富的椰壳活性炭在离子液体电解质电容器中的应用。本论文采用二次活化后的椰壳活性炭作为电极材料，研究不同种类离子液体超级电容器的比电容量、充电性能和阻抗等性能，为椰壳活性炭应用于离子液体超级电容器提供理论依据和技术支持。

2. 国内外研究现状分析

超级电容器其自身具有良好的大功率充放电性能，功率密度高，并且有长达数万次的循环寿命，目前已经受到人们的重视，并已在电信通讯、军事、新能源汽车等很多领域得到成功的应用，并且还在拓展新的应用领域。

超级电容器作为功率器件够在短时间内大电流充放电。这一特点被应用在新能源电动汽车里，超级电容器可以在汽车启动、加速、爬坡等需要较大功率工作时提供高功率输出。电动汽车中使用超级电容器模块和二次电池模块组合使用时可减少大功率使用电池带来的损伤和安全性的下降，提高电动汽车的实用性与安全性。在轨道交通中，近年来已经有超级电容器模组和基站投入使用，用于高速列车行驶过程中的瞬时供电以及地铁刹车能量回收，列车起步功率辅助等方面。

所以，目前超级电容器的研究呈现出新一轮的研究热潮。目前，美国、日本和俄罗斯是超级电容器研究水平和市场化水平较高的国家。国内超级电容器的研究起步较晚，2007年后逐步加大了对超级电容器的研究，目前已有多家专门从事超级电容器生产和研发的企业。2010中国举办世博会之际，新一代超级电容公交车正式在上海投入运营。自2010年以来国家把超级电容器关键材料以及器件设计列入重点研发的项目中，大力推动超级电容器的研究，推动重大关键技术的革新。可见对超级电容器关键材料和器件设计进行研究具有理论和实际意义。

3. 研究的基本内容与计划

（1）高中孔率的椰壳活性炭的制备：采用二次活化水蒸气活化的方法，根据以往的研究结果，制备出比表面积达到1800m²/g以上的中孔发达的活性炭；通过测试活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色力等吸附指标、活性炭的元素含量、活性炭的灰分和粒度以及活性炭的比表面积和比孔容积等，掌握活性炭的孔隙结构与表面性质。

（2）离子液体种类的影响：分析以高中孔率活性炭为电极的离子液体超级电容器的伏安曲线、恒流充放电特征以及阻抗，掌握离子液体种类对椰壳活性炭超级电容器性能的影响。

（3）活性炭灰分对离子液体超级电容器性能的影响：分析不同灰分含量的椰壳活性炭的超级电容器性能的影响，掌握灰分的影响规律。

4. 研究创新点

椰壳活性炭是体积小巧、充放电性能良好、寿命超长的大容量电容器，椰壳活性炭用于超级电容器的性能较好，是比较适合工业生产的多孔炭材料之一。

离子液体无味、不燃，其蒸汽压极低，可减少因挥发而产生的环境污染问题，对有机和无机物都有良好的溶解性能，可使反应在均相条件下进行,具有良好的热稳定性和化学稳定性，易与其它物质分离，可以循环利用。