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AG真人 AG平台AG真人 AG平台AG真人 AG平台本发明属于超级电容器领域，具体涉及一种导电碳布的活化方法及其超级电容器应用。
由于化石燃料危机和可再生能源需求的不断增加，开发清洁能源，发展高性能电化学储能装置成为关系人类生存和发展的重大课题。同时，随着电子和信息产业的飞速发展，人们对储能设备的要求越来越高，与锂离子电池相比，超级电容器在功率密度和高稳定性方面具有教强的优势，这使得其在便携式电子、混合动力汽车和备用能源系统中得到了广泛的应用。然而，超级电容器还存在着价格较高、能量密度低等问题，因此在保持较高功率密度的前提下，提高超级电容器的能量密度是发展新一代超级电容器的趋势和热点。
根据能量密度的计算公式e＝0.5cv2，超级电容器的能量密度可以通过比电容和工作电压两个方面来改善。从比电容的角度看，可以选用具有高比电容的电极材料，如赝电容型电极材料。从工作电压的角度看，可通过结合正极和负极不同的电位窗口，构建水系非对称超级电容器来拓宽整个电容器的工作电压。在各种电极材料中，碳基材料，如碳球、碳纳米管和石墨烯由于其高比表面积、低成本、优异的导电性和优异的电化学性能而被广泛用作超级电容器负极。然而，这些碳基材料由于其固有的双电层机制而具有较低的比电容，限制了总容量c(1/c＝1/c正+1/c负)的提升，成为了超级电容器能量密度的主要障碍。
导电碳布是由许多均匀的碳纤维制成，是一种价格低廉的导电纺织品，具有优异的机械弹性和强度，因此，在制造柔性电极方面具有很大的应用前景，不仅可作为其他电极材料的柔性集流体，而且还可以直接作为柔性电极。不过，对比其他碳材料，商业化的原始导电碳布极少被直接用于储能材料，这是因为一方面导电碳布的电化学活性较低，另一方面它的比表面积较小，这些原因导致其能量储存能力低。因此，如何提高商业导电碳布的电化学性能成为了研究柔性电极的一大热点。
基于以上现状，本发明通过循环伏安法在koh溶液中将导电碳布活化处理，将功能基团引入到其表面以产生赝电容，并同时增加其表面积，进而提升导电碳布的电化学性能。具体是以koh溶液为电解液，采用两电极体系，在一定条件下进行循环伏安法处理，即可得到活化的导电碳布，活化处理后的碳布在-1～0v电位窗口范围内比电容可达1.84f/cm2，可直接作为柔性超级电容器负极材料；同时由于导电碳布的三维网络结构，可承载其它负极材料，进一步获得具有更高比电容的超级电容器负极材料。
(1)清洗导电碳布：将碳布依次放置在3m的盐酸、去离子水、丙酮、无水乙醇溶液中超声清洗20min，再烘干待用；
(2)活化导电碳布：配置一定浓度koh溶液作为电解液，采用电化学工作站两电极体系，以导电碳布作为工作电极，铂片作为对电极，采用电化学工作站两电极体系中的循环伏安方法，在一定电位范围和扫描速率条件下对导电碳布进行活化，得到活化后的导电碳布。所述的电解液koh溶液浓度范围为1～6m。电压范围为-0.8～-1.2v；扫描速率为5～20mv/s；活化时间为5-20s。
本发明活化后的导电碳布相比于活化前，比电容有明显提升。其原因是：活化后的碳布表面变得粗糙使得材料的双电层电容提升；活化过程中引入了大量氧化基团增加了碳布的赝电容。
图1为实施例1中活化碳布与未活化碳布的对比图；其中，(a)为实施例1活化碳布与未活化碳布的循环伏安图，图(b)为实施例1活化碳布与未活化碳布的充放电图，图(c)为实施例1活化碳布与未活化碳布的倍率性能图。
图2为实施例2中活化碳布与未活化碳布的对比图；其中，(a)为实施例2活化碳布与未活化碳布的循环伏安图，图(b)为实施例2活化碳布与未活化碳布的充放电图；图(c)为实施例2活化碳布与未活化碳布的倍率性能图。
图3为实施例3中活化碳布与未活化碳布的对比图；其中，(a)为实施例3活化碳布与未活化碳布的循环伏安图，图(b)为实施例3活化碳布与未活化碳布的充放电图，图(c)为实施例3活化碳布与未活化碳布的倍率性能图。
为进一步了解本发明的发明内容与特点，下面给出本发明的几个实施例，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
(1)清洗导电碳布：将碳布依次放置在3m的盐酸、去离子水、丙酮、无水乙醇溶液中超声清洗20min，再烘干待用；
(2)活化导电碳布：配置1mkoh溶液作为电解液，以导电碳布作为工作电极，铂片作为对电极，采用电化学工作站两电极体系中的循环伏安方法，在电位范围为-1～-0.9v和扫描速率为10mv/s的条件下对导电碳布进行处理，时间为10s。未活化导电碳布的标记为1，活化后的碳布标记为2。
(3)将此电极作为负电极，以铂电极为对极，饱和甘汞电极为参比电极，组成三电极测试体系，以1mkoh为电解液，采用chi660d电化学测试系统，以恒定的电流密度进行循环伏安和充放电测试，充放电电压范围在-1～0v。
电化学测试结果显示，活化碳布电极的充放电时间高于空白碳布(附图1b)，由比电容计算公式得到活化碳布电极在不同电流密度下的比电容(附图1c)，由图可知，导电碳布活化后最大面积比电容可以达到1.72f/cm2，明显优于空白碳布。
(1)清洗导电碳布：将碳布依次放置在3m的盐酸、去离子水、丙酮、无水乙醇溶液中超声清洗20min，再烘干待用；
(2)活化导电碳布：配置1mkoh溶液作为电解液，以导电碳布作为工作电极，铂片作为对电极，采用电化学工作站两电极体系中的循环伏安方法，在电位范围为-0.9～-0.8v和扫描速率为10mv/s的条件下对导电碳布进行处理，时间为10s。未活化导电碳布的标记为1，活化后的碳布标记为3。
(3)将此电极作为负电极，以铂电极为对极，饱和甘汞电极为参比电极，组成三电极测试体系，以1mkoh为电解液，采用chi660d电化学测试系统，以恒定的电流密度进行循环伏安和充放电测试，充放电电压范围在-1～0v。
电化学测试结果显示，活化碳布电极的充放电时间高于空白碳布(附图2b)，由比电容计算公式得到活化碳布电极在不同电流密度下的比电容(附图2c)，由图可知，导电碳布活化后最大面积比电容可以达到1.61f/cm2，明显优于空白碳布。
(1)清洗导电碳布：将碳布依次放置在3m的盐酸、去离子水、丙酮、无水乙醇溶液中超声清洗20min，再烘干待用；
(2)活化导电碳布：配置1mkoh溶液作为电解液，以导电碳布作为工作电极，铂片作为对电极，采用电化学工作站两电极体系中的循环伏安方法，在电位范围为-1～-0.9v和扫描速率为5mv/s的条件下对导电碳布进行处理，时间为20s。未活化导电碳布的标记为1，活化后的碳布标记为4。
(3)将此电极作为负电极，以铂电极为对极，饱和甘汞电极为参比电极，组成三电极测试体系，以1mkoh为电解液，采用chi660d电化学测试系统，以恒定的电流密度进行循环伏安和充放电测试，充放电电压范围在-1～0v。
电化学测试结果显示，活化碳布电极的充放电时间高于空白碳布(附图1b)，由比电容计算公式得到活化碳布电极在不同电流密度下的比电容(附图1c)，由图可知，导电碳布活化后最大面积比电容可以达到1.84f/cm2，明显优于空白碳布。AG平台真人 真人AG 平台官网AG平台真人 真人AG 平台官网
