KOH添加方式对煤基电极材料结构及性能的影响

采用低变质粉煤的成型热解KOH-HNO_3联合活化技术制备煤基电极材料(CEM),考察活化剂粉末直接添加方式和溶液浸渍添加方式对煤基电极材料结构及性能的影响,将两种添加方式所对应的两组实验分别记为P组和S组。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶红外光谱(FTIR)和N_2吸附法对煤基电极材料的微观形貌特征、表面官能团组成及孔隙结构、孔径分布进行分析表征,并对其电化学性能进行测试。结果表明:添加方式对材料收率及微孔率的影响表现在两个方面,在KOH添加量为5%～15%(质量分数)时,热解产物收率变化很小,P组实验生成CEM的微孔发育程度相对较好,在KOH添加量为20%时,P组实验生成CEM的酸化收率整体偏低,S组实验生成CEM的抗压强度和碘吸附值整体偏高,溶液浸渍方式更有利于微孔结构的发展;在P15试样和S15试样的电化学性能对比测试中,S15试样具有较大的比电容,内阻为2.05Ω,电荷转移电阻较低;KOH在浸渍阶段可先行与煤中含酸性官能团有机物发生降解反应,K~+优先进入煤料的大分子结构中,从煤料内部基质产生初级微孔结构,在后续热解过程中增强了活化效果,孔径分布和孔道布局更加合理,实现较高离子迁移效果;S20试样的抗压强度为3.96 MPa,碘吸附值为987 mg/g,微孔率可达87.62%,比表面积为487.21 m~2/g、总孔容为0.173 cm~3/g,微孔孔容为0.152 cm~3/g,平均孔径1.931 nm。