[00135096]嵌段共聚物炭化法制备高性能超级电容器碳电极材料的研究

1.课题来源与背景 随着社会经济的发展、能源危机的加剧和环境污染的日益严重,人们对绿色能源和生态环境越来越关注。超级电容器 （Supercapacitors）是介于传统电容器和充电电池之间的一种环境友好、无可替代的新型储能装置,它既具有电容器快速充放电的特点,又具有电化学电池的储能机理。作为一种清洁、高效的新型储能器件,超级电容器广泛应用于电动汽车、移动通讯、电力系统和国防科技等领域。欧美、日本等发达国家和我国政府都已经把超级电容器的研发作为战略性目标重点扶持。 2.研究目的与意义 嵌段共聚物炭化法不仅工艺简单,有一定的应用前景,而且可以实现对碳材料孔径分布和孔隙率的精确调控,为研究碳材料的孔结构与超级电容性能的关系提供了理想的实验载体。 3.主要论点与论据 通过控制高分子链段的柔顺性使碳材料的孔径分别落在介观和微观尺度。在每一个尺度上通过改变链段分子量调节碳材料的孔径分布,通过改变不同链段的相对含量调节碳材料的孔隙率。系统研究碳材料的孔径分布和孔隙率与其超级电容性能之间的关系,阐明碳材料的孔径分布和孔隙率对其电化学容量和充放电动力学性能的作用机理。在此基础上,结合共混聚合物炭化法设计制备同时具有大孔、介孔和微孔的“分级多孔碳”,得到高性能的超级电容器碳电极材料。 4.创见与创新 本项目针对嵌段共聚物炭化制备的多孔碳材料的超级电容性能开展系统的研究工作。选择不同聚合体系合成嵌段共聚物,然后以其为前驱体,通过高温炭化制备介孔和微孔碳材料。 5.社会经济效益,存在的问题 本研究课题的实施遵循聚合物聚合可控-碳材料结构可控-高性能超级电容器碳电极材料为主线的研究路线,即通过控制嵌段共聚物链段的柔顺性、改变链段分子量及不同链段的相对含量来调控嵌段共聚物的形态结构,进而调控碳材料的孔径结构。 6.历年获奖情况 由聚合物聚合可控成功制备精确可控的介孔碳材料,实现了在该领域内重大的突破。双电层充放电理论的成功验证及一系列重要结论的发现,为其他科研工作者提供了很好的指导意义。除此之外,高度可控的介孔碳材料也可广泛用于其他领域：如吸附,医用载体,电催化,锂电负极及其他储能材料等。