金属酞菁化合物的制备及其在超级电容器中的应用

发布时间：2019-09-02 08:34

【摘要】：超级电容器是一种很有前景的电化学储能元件,具有功率密度高、循环稳定性好、快速充放电等优点。作为超级电容器的重要组成部分,电极材料对其性能影响很大,受到很多的学者的重视。金属氧化物的更是成为研究的焦点。但是单纯的金属氧化物作为电极材料,循环稳定性较差。为了提高循环稳定性以及进一步提高比容量,本论文引进酞菁与金属氧化物钴酸镍以及金属盐碳酸钴复合。因为酞菁结构稳定且含18个π电子,可以提高复合材料的稳定性和导电性。具体工作及结论如下:(1)通过溶剂热法及煅烧法联合制备出MPc/NiCo_2O_4复合材料。通过分析可知,复合材料的形貌和电化学性能受实验条件的影响,主要影响因素为溶剂比例、晶化时间、晶化温度及BPh含量。当溶剂比(水和乙二醇的比例)为2:3,晶化温度200℃,晶化时间5h,BPh含量为16.6%时,复合材料的形貌为由竹节状的纳米棒堆叠交错形成的网状微球,有利于其电化学性能的发挥,为最优条件。在最优条件下,MPc/NiCo_2O_4的比容量达725F/g,3000循环后,容量保持率高达95.2%。(2)通过溶剂热法晶化和低温煅烧两步成功制备出了MPc/CoCO_3复合材料。通过分析可知,实验条件(溶剂比例、晶化时间和BPh含量)对MPc/CoCO_3复合材料的形貌及电化学性能有很大影响。乙二醇和水的比例为3:2,晶化温度为200℃,BPh加入量为16.6%为最优实验条件。在此条件下制备的MPc/CoCO_3复合材料的基本形貌为由竹节状的纳米棒互相交错形成的粒径约为6-8um的网状微球,且具有最优的电化学性能,电流密度为0.5A/g时,其比容量为469F/g,2000循环以后,容量保持率在80%左右。(3)采用电化学性能较好的MPc/Ni_2Co_2O_4复合材料为正极材料,商业活性炭为负极材料,制作非对称超级电容器,并测试其电化学性能。通过分析可得以下结论:非对称超级电容器在2M KOH中的电压窗口最大,最大电压窗口为0-1.4V,此时,在0.5A/g电流密度下测得的最大比容量为83.2F/g;非对称超级电容器不适合大电流流充放电,CV图形变较大,且比容量下降幅度较大,4A/g时测得的比容量为54.28F/g,占最大比容量的65.2%;非对称超级电容器具有较好的循环稳定性,5000循环充放电后比容量的保持率在84.2%。
【图文】：

双电层,机理,储能

电子科技大学硕士学位论文，所以其可以在-40oC～+75oC 的环境温度中正常使用。放置时间很长，安全性很高，不需要维护。即使超级电容器放再次对其进行充放电，它的电压还是会恢复到初始水平，不会。体积小，方便安装或携带。级电容器的储能原理电容器的储能机理主要有两种，一种是双电层储能，另一种是。这两种储能机理具体如下[12-14]：双电层储能机理层储能机理的基本理论是双电层理论。双电层理论最开始由otz）提出。后来经过 Gouy、Chapman 和 Stern 等人的一直不断渐形成了现如今的双电层理论。双电层储能机理如下图 1-1 所

超级电容器,电极材料,导电剂,粘结剂

MOx+C++e- MOxC ，C+代表 H+、K+等阳离子。级电容器的结构-2 是电极材料的结构简图，，由图可知超级电容器的结构主要包括膜。超级电容器性能的好坏主要依靠电极中的电极材料和电解其他部分依然很重要，只有这些部件整体协同作用才能保证超能。集流体作为电极材料依附的基底，主要起到降低内阻的作性良好、机械强度高的金属或碳材料，主要由泡沫镍、铜箔、隔膜的主要作用是在允许离子通过的前提下，阻隔两个电极接现象，常见的隔膜有聚丙烯膜、玻璃纤维等。电极材料有两种性材料、粘结剂和导电剂按一定比例组成，其中粘结剂有水系 PC,有机系 PVDF 等，导电剂一般选用炭黑或乙炔黑；另一种是直，避免使用导电剂和粘结剂。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM53;TB33

【参考文献】