摘要:本研究论文探讨了用于高性能锂离子电池的多孔活性炭阳极的复杂领域,以满足对先进储能系统日益增长的需求。研究首先深入研究各种合成方法,包括物理和化学活化以及混合方法,旨在优化孔隙率和表面化学。对结构特征的详细研究包括表面积、孔分布、形态和表面化学。先进的显微镜技术和表征工具提供了对结构特征和电化学性能之间复杂相互作用的洞察。走出实验室,本文探讨了多孔活性炭阳极的潜在应用。在电动汽车中,这些阳极有望提高能量和功率密度,这是广泛采用电动交通的关键因素。对于便携式电子设备,重量轻和安全性提高使其成为有吸引力的选择。此外,该研究评估了将多孔活性炭阳极集成到电网规模储能中的可行性,有助于提高可再生能源整合的稳定性和可靠性。解决了环境问题,评估了多孔活性炭阳极的可持续性和可回收性。本文最后总结了主要发现,强调了多孔活性炭在推进锂离子电池技术方面的重要性,并提出了未来的研究方向以克服当前的挑战。大量的参考文献强调了该研究的跨学科性质,结合了多种来源,提供了该领域的全面概述。关键词:电池技术、形态、显微镜、多孔、活性、可再生。1.简介:随着世界向可持续能源解决方案转型,锂离子电池 (LIB) 在为电动汽车、可再生能源存储和便携式电子设备提供动力方面发挥着关键作用。传统阳极材料(例如石墨)在容量、循环稳定性和倍率能力方面受到限制。多孔活性炭源自多种前体,由于其高表面积、可调节的孔隙率和出色的导电性,为解决这些挑战提供了一种创新的解决方案。这些本研究的第一部分深入研究了花生壳活性炭的制备和开发,强调了多级多孔结构的创建。同时,该研究提出了一种从食物垃圾碎屑生物质中生产食物垃圾活性炭(FAC)的可扩展方法,重点介绍了其物理化学特性和多级多孔形态。
(EDLC),其中流行的机制需要在高表面积材料和液体电解质之间的界面处进行非法拉第电荷存储。这些储能装置由于其高功率密度(10 kW kg −1 )、快速响应时间(1 s)、循环寿命(10 5 次循环)和安全性而引人注目。[1] 纳米多孔碳材料通常用于 EDLC。它们的多孔结构充当任何介质的批量缓冲库,从而减少离子对孔内表面的传输阻力。[2] 增加的孔隙可及性可容纳更多阳离子来填充电极的双层,从而产生 200 F g −1 数量级的比电容,就像活性炭的情况一样。 [3] 后者在这些储能装置中被广泛使用,因为它价格低廉,即碳化过程源自木材、煤和坚果壳,与其他多孔材料(如模板碳和碳化物衍生碳)相比,更容易制备。 它的比表面积约为 2000 m 2 g − 1 ,可为标准电池电极提供 ≈ 30 mAh g − 1 V − 1,而标准电池电极为 150 mAh g − 1 V − 1。[4,5]
1. 引言 活性炭是一种具有高表面积和孔隙率的碳质材料。它来源于碳含量较高的富碳有机前体,例如煤、聚合物或生物质,在高温下对这些材料进行物理或化学活化以增加碳含量[1]。换句话说,活性炭是通过热分解碳含量较高的富碳有机材料获得的。文献中明确定义活性炭是通过富碳有机材料的物理或化学活化获得的[2]。简而言之,物理活化可以通过单阶段[3]或两阶段[4]过程进行。在常用的两阶段过程中,富碳材料的碳化是在惰性气氛中的反应器中实现的,然后使用CO 2 、蒸汽、空气或它们的混合物进行活化以增加表面积和孔隙率[5]。化学活化工艺是一个单阶段工艺,其中将碳质材料与活化剂(例如氢氧化钾、磷酸和氯化锌)混合,然后在惰性气氛下施加高温获得活性炭 [1]。其目的是通过使用任一活化工艺来合成高表面积和高孔隙率的活性炭材料。
在本研究中,我们报告了表面改性活性炭 (AC) 的合成。活性炭的表面已使用银纳米粒子进行改性。合成过程简单、成本有效且环境友好。改性 AC 粉末已使用 X 射线衍射、扫描电子显微镜和表面积和孔径测量进行了表征。通过使用镁离子基聚合物电解质制造 EDLC 的对称配置,测试了所制备材料的电化学性能。使用循环伏安法、电化学阻抗谱和恒电流充放电技术对电池进行了测试。含有 3 wt% 银的 AC 呈现出最佳效果,比电容约为 398 F g − 1 能量密度,功率密度为 55 Wh kg − 1 和 2.4 kW kg − 1,使其成为超级电容器应用的有趣材料。
b'片上微型超级电容器(MSC)是最有前途的器件之一,可集成到微/纳米级电子设备中以提供足够的峰值功率和能量支持。然而,较低的工作电压和有限的能量密度极大地限制了它们更广泛的实际应用。在此,设计了基于Ti3C2TxMXene作为负极、活性炭作为正极的高压片上MSC,并通过一种新颖的切割喷涂法简单地制造了它。通过解决MXene的过度极化,单个非对称片上MSC可以在中性电解质(PVA / Na2SO4)中提供高达1.6V的电位窗口,并具有7.8 mF cm2的高面积电容(堆栈比电容为36.5 F cm3)和大大提高的能量密度3.5 mWh cm3在功率密度为100 mW cm3时,这远远高于其他片上储能产品。此外,MSC 表现出优异的容量保持率(10,000 次循环后仍保持 91.4%)。更重要的是,MSC 可以轻松扩大为硅晶片上串联和/或并联的高度集成阵列。显然,这项研究为开发用于片上电子产品和便携式设备的高压 MXene 基 MSC 开辟了新途径。'
Spectrum SCG-C粒状活性炭第1部分:识别物质/混合物的识别和公司承诺1.1产品标识符的公司:SCG-C产品代码:活性炭1.2相关的物质或混合物的相关用途,并使用:在工业,专业和消费者环境中用作吸附的物质或混合物。使用描述符系统(覆盖范围):SU3:Proc 1,2,2,3,4,5,8a,8a,9,9,9,14,15,22 SU22:Proc 1,2,2,2,3,4,5,5,8a,8a,8a,8b,9,15 Su21:PC 2,3,3,3,29,29,29,35,35,37,37,391.3安全数据表供应商的详细信息:品牌名称:Spectrum(公司编号01595206)20/20商业园女梅德斯通肯特ME16 0LS英国T:+44(0)1622 691886 F:+44(0)1622 621932 1.4紧急联系人Suzanne Warren Warren T:+44()7970 633392第2节2:Hazards 2.1。根据EC法规编号将物质或混合物分类1272/2008及其修正案。该物质不会出现身体上的危害。请参阅有关网站上其他产品的建议。该物质不存在健康危害。该物质不存在环境危害。在标准使用条件下没有已知或可预见的环境损害。符合指令67/548/EEC,1999/45/EC及其修正案。该物质不会出现身体上的危害。请参阅有关网站上其他产品的建议。该物质不存在健康危害。该物质不存在环境危害。在标准使用条件下没有已知或可预见的环境损害。2.2标签元素符合EC法规1272/2008及其修正案。对此物质没有标签要求。符合指令67/548/EEC,1999/45/EC及其修正案。安全短语:S 22不要呼吸灰尘。2.3其他危害可能会导致CO和CO2发射,如果发生火灾。根据《 ECHA化学安全评估指南》,第R11章,R11.1.2.1节:“附件XIII的PBT和VPVB标准不适用于无机物质”。作为活性碳-HDS类型被视为无机物质,PBT评估不适用。湿活化的碳从空气中耗尽氧气,因此可能会遇到危险的低氧气。每当工人进入含有活性碳的容器时,应确定氧气含量,并应遵循潜在的低氧区域的工作程序。