锂离子电容器双功能、多层次结构炭正极材料结构设计及性能优化

项目名称： 锂离子电容器双功能、多层次结构炭正极材料结构设计及性能优化

项目编号： No.51402325

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 苏方远

作者单位： 中国科学院山西煤炭化学研究所

项目金额： 25万元

中文摘要： 本项目提出了同时具有微孔储能机制（多孔炭材料）和表面储能机制（石墨烯基材料）优点的双功能、多层次结构新型锂离子电容器正极炭材料及其制备方法，进一步提高其质量比性能、体积比性能和功率性能。活性可控聚合具有不同残炭率的链段组成的嵌段共聚物作为前驱体，从分子设计角度实现多孔炭中孔结构的精确调控。同时在聚合过程中引入氧化石墨烯，将原位聚合得到的嵌段共聚物/氧化石墨烯炭化处理得到目标材料。使用第一性原理计算对不同孔径中、不同表面结构上PF6-阴离子与炭材料的相互作用机制进行探讨，根据结果调整聚合及炭化过程实现多孔炭孔径的最优分布，并通过热处理、掺杂等对石墨烯表面结构的调整，赋予材料更高的容量和功率性能。结合多孔电极理论调整石墨烯与聚合物质量配比，在不影响阴离子扩散过程的同时减少大孔体积，提高体积比性能，最终得到高性能锂离子电容器正极材料，同时加深对锂离子电容器中材料孔结构与电化学性能关系的理解。

中文关键词： 嵌段共聚物；N掺杂层次结构多孔炭；石墨烯；锂离子电容器；量子电容

英文摘要： A kind of dual functional, hierarchical carbon material used as lithium ion capacitor (LIC) cathode with both micro-pore energy storage (porous carbon material) and surface energy storage (graphene based material) mechanisms is proposed. Combined with the

英文关键词： block copolymer；Nitrogen-doped hierarchical porous carbon；graphene；lithium ion capacitor；quantum capacitance