活性炭是双电层电容器最主要的电极材料,其性能决定着双电层电容器的电容特性。活性炭的本身性能受原材料类型、活化方式、粒径分布等因素的影响。同时,双电层电容器的制备工艺、电极制作方法都对双电层电容器的电容特性产生重要影响。本课题旨在通过对活性炭特性、电容器制作工艺、石墨烯/活性炭复合电极及对电容性能的影响研究,确定最优活性炭、最佳制备工艺,探索石墨烯对双电层电容器性能的影响。采用比表面积与孔径分析、粒径分析、SEM分析对椰壳/水、椰壳/碱、石油焦/水、石油焦/碱活性炭进行研究,对比分析不同活性炭双电层电容器的充放电曲线、容量、等效内阻、寿命曲线。结果表明:相同条件下石油焦的比表面积大于椰壳,同种材料碱活化比水蒸气活化比表面积大;4种活性炭具有好的电容特性。其中,石油焦/碱活化活性炭容量最高达到109F,且内阻最小为10.1mΩ,但是衰减最大,达到16%;椰壳/水活化活性炭容量最低仅为87.5F且内阻最大12.1mΩ。而椰壳/碱活化活性炭容量为105.7F,且衰减最小仅为12%。考虑容量、内阻、寿命因素,确定椰壳/碱活化活性炭为优选材料。利用一组L16(44)四因素四水平的正交试验,对导电剂含量、电极厚度、注液量、干燥时间4个因素进行研究。数据表明:电极厚度对容量影响最大,极差值达到9.3,干燥时间影响最小,极差值为0.9。电极厚度对电容器内阻影响最大,极差值达到2.54,导电剂含量影响最小,极差值为1.40。确定电容器最佳制备工艺为:导电剂含量8%、电极厚度150μm、注液量5g、干燥时间12h。对不同制作方法的电极进行SEM分析,对比电容器容量、内阻、寿命数据。干法电极初始容量为116F,比湿法电极高出近12%;初始内阻为12.62mΩ,较湿法电极高约10%。干法电极容量衰减率为12%,比湿法电极低2%;内阻增加率为117%,与湿法电极相差不大。通过SEM、TEM、XRD、拉曼光谱对石墨烯结构进行分析,插层剥离法制备的石墨烯一般为2-5层,晶体结构缺陷少。利用干法电极制备出1%、3%、5%石墨烯/活性炭复合电极:5%石墨烯加入时,电容器内阻最小为10.57mΩ,且容量最小为113.3F;石墨烯加入对容量衰减影响不大,但能有效抑制内阻的增加,与未加入相比,5%石墨烯加入时内阻增加率降幅达48%。