第35卷 .94 北京科技大学学报 更好.此结论与针状焦微观形貌显示结果一致 环后峰形几乎没有改变，说明电极材料与电解液及 其他部件没有发生反应，具有典型的电容行为和良 2000 好的电化学稳定性.赵世贵1)认为在磁场的作用 1600 下，整个体系的规整性提高，阻碍了石墨微晶中的 1200主 微孔结构的形成，整体电容更接近于双电层电容， 800 使得循环伏安曲线更接近矩形.图3中，由各试样 400 制成的电极材料的电化学窗口面积从大到小依次为 b、c、d和a,表明试样b的电化学可逆性最优，试 样a最差.也就是说，体系最大压力为0.4MPa、体 系最高温度为520℃时制备的针状焦具有更好的电 20 30 405060.70 20/() 化学可逆性 图2不同温度、压力下制备的针状焦的X射线衍射图谱.() (2)电化学阻抗谱.图4是各针状焦样品在频 520℃，0.2MPa:(b)520℃，0.4MPa:(c)520℃，0.8MPa: 率扫描范围为0.001~5000Hz的电化学阻抗谱图 (d)500℃.0.4MPa Fig.2 XRD patterns of needle coke samples prepared at dif- (EIS).对于理想的极化电极，在阻抗复平面图中的 ferent temperatures and pressures:(a)520 C,0.2 MPa;(b) 曲线应是一条垂直于实轴的直线，实轴上的截距即 520℃，0.4MPa(c)520℃，0.8MPa;(d)500℃，0.4MPa 为电阻的阻值7.实际的Nyquist曲线则具有一定 表3针状焦的微观结构参数 的斜率.图4中显示出试样a、b、c和d在整个频率 Table 3 Microstructural parameters of needle coke samples 范围内都表现为单容抗弧，高频时出现界面阻抗， 试样28/(o)半峰宽/rad晶粒度/nmLa/nmLc/nm doo2/nm 反应历程属电化学控制；尽管在低频区，活性炭电 a25.981 0.998 82 4.3713.5760.34267 极表现出明显的电容特性，但仍然偏离了理想的电 b25.8310.945 87 4.5143.6630.34463 容特性（垂线），阻抗相对容抗变化很小，此时其反 c25.832 0.973 84 4.7523.5410.34462 4.1133.5090.34462 应历程属于扩散控制.在反应后期，溶液中的碱性 d25.8310.968 85 离子OH的浓度逐渐减小，出现了浓差极化，电 2.3产物针状焦的电化学性能分析 极表面附近溶液离子产生一定的浓度梯度，即产生 (1)循环伏安曲线.图3是各针状焦样品作为电 了扩散层，说明磁场作用下制备的针状焦密实度较 极材料在30%KOH溶液中的循环伏安曲(CV)线， 好，因而增加了溶液扩散的阻力，提高溶液电阻， 扫描速率为2mVs-1,电压范围为-0.01~0.01V. 使得扩散电流k趋近于极限扩散电流. 从图3可以看出，四种样品制成的电极材料循环 伏安曲线都呈现出比较规则的图形，有较好的矩形 度，没有出现明显的氧化峰和还原峰，经10次循 0.0010 0.0008 40 0.0006 -2 20 0.000 0 2 468 1012 Re Z/S 0.0000 25 50 75 100 125 -0.0002 Re Z/n -0.0004 -0.010-0.0050.0000.0050.010 图4不同温度、压力下制备针状焦试样的电化学阻抗谱.(a) 电压/V 520℃，0.2MPa:(b)520℃，0.4MPa:(c)520℃.0.8MPa:(d) 图3不同温度、压力下制备针状焦试样的循环伏安曲线.(a) 500℃，0.4MPa 520℃，0.2MPa:(b)520℃，0.4MPa:(c)520℃，0.8MPa:(d) Fig.4 EIS of needle coke samples prepared at different tem- 500℃，0.4MPa peratures and pressures:(a)520℃，0.2MPa;(b)520℃，0.4 Fig.3 Cyclic voltammogram of needle coke samples pre MPa;(c)520℃，0.8MPa;(d)500℃，0.4MPa pared at different temperatures and pressures:(a)520 C, 同时，从图4中高频部分放大图还可以看出试 0.2MPa;(b)520℃，0.4MPa;(c)520℃，0.8MPa;(d)500 样a、b、c和d的容抗弧半径大小依次为b<a<c<d. ℃，0.4MPa. 94 . 一 一 一 北 京 一 科 技 大 学 学 报 一 一 — 第 卷 更好 此结论与针状焦微观形貌显示结果一致 另卞刨烈︵︶ 八匕一曰︵ 图 象兴斗导弃拼拱洲石 不同温度 、压力下制备的针状焦的 射线衍射图谱 ℃, ℃, ℃, , , ℃, , , , , , ℃, 表 针状焦 的微观结构参数 , 试样 。 半峰宽 晶粒度加 。 山 产物针状焦的电化学性能分析 循环伏安 曲线 图 是各针状焦样品作为电 极材料在 溶液中的循环伏安 曲 线, 扫描速率为 一', 电压范围为 一 从图 可 以看 出, 四种样 品制成的电极材料循环 伏安 曲线都呈现 出比较规则的图形 , 有较好的矩形 度 , 没有出现 明显的氧化峰和还原峰, 经 次循 环后峰形几乎没有改变 , 说明电极材料与 电解液及 其他部件没有发生反应 , 具有典型的电容行为和 良 好的电化学稳定性 赵世贵 认为在磁场 的作用 下, 整个体系的规整性提高, 阻碍 了石墨微 晶中的 微孔结构 的形成 , 整体 电容 更接近于双 电层 电容 , 使得循环伏安曲线更接近矩形 图 中, 由各试样 制成的电极材料的电化学窗口面积从大到小依次为 、 、 和 , 表明试样 的电化学可逆性最优 , 试 样 最差 也就是说, 体系最大压力为 、体 系最高温度为 ℃时制备 的针状焦具有更好的电 化学可逆性 电化学阻抗谱 图 是各针状焦样品在频 率扫描范 围为 的 电化学阻抗谱图 对 于理想的极化电极 , 在阻抗复平面图中的 曲线应是一条垂直于实轴的直线 , 实轴上的截距即 为电阻的阻值 ` 实际的 曲线则具有一定 的斜率 图 中显示 出试样 、 、 和 在整个频率 范围内都表现为单容抗弧 , 高频 时出现界面阻抗, 反应历程属 电化学控制 尽管在低频区, 活性炭电 极表现 出明显 的电容特性 , 但仍然偏离了理想的电 容特性 垂线 , 阻抗相对容抗 变化很小 , 此时其反 应历程属于扩散控制 在反应后 期, 溶液中的碱性 离子 一的浓度逐渐减小 , 出现 了浓差极化 , 电 极表面 附近溶液离子产生一定的浓度梯度, 即产生 了扩散层, 说明磁场作用下制备的针状焦密实度较 好 , 因而增加 了溶液扩散的阻力 , 提 高溶液 电阻, 使得扩散电流 认 趋近于极限扩散 电流 艺, 刃 一 盛 生 一 产 `”' 一。, 牡丽而六 百赢 刀 刀 电压 图 不同温度 、压力下制备针状焦试样的循环伏安 曲线 , , ℃, 滩 , , ℃ , 滩 」 , , , , , , 名 ℃ 滩 图 不同温度 、压力下制备针状焦试样的电化学阻抗谱 , 忍 , , 名 ℃ , 一 氏 , , , · , 滩 同时, 从图 中高频部分放大 图还可 以看 出试 样 、 、 和 的容抗弧半径大小依次为