锰钴基氧化物纳米复合材料的制备与储能行为研究
发布时间：2020-12-24 15:33
超级电容器相对于电池具有更高的功率密度,相较于传统电容器具有更高的储能密度,它可以将太阳能,风能等手段产生的电能滤波或存储进而转化为方便使用的能源,也可以用于电磁弹射,电磁炮等军事领域。电极材料是影响超级电容器性能的决定因素,因此研究更具有应用价值的超级电容器电极材料是人心所向。本文从改变形貌结构,复合材料两方面提升MnCo2O4电化学性能;通过XRD,SEM,TEM手段对材料的结构和微观形貌进行分析;在三电极体系下通过电化学工作站进行循环伏安,恒电流充放电等测试来分析材料的电容性能。主要研究内容如下:1.通过静电纺丝制备丝状MnCo2O4,通过水热法制备颗粒状MnCo2O4和海胆状MnCo2O4并通过XRD,SEM确定结构及形貌信息。通过电化学工作站测试得到:在电流密度为1Ag-1时,丝状MnCo2O4比电容为161Fg-1...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
莱顿瓶示意图
硕士毕业论文3图1.2主要电化学储能器件的Ragone图[11]1.1.2超级电容器组成通常，超级电容器由五个部分组成：正极，负极，隔膜，电解质以及集流体。目前，碳材料，过渡金属氧化物和导电聚合物是主要的正极材料，活性炭是主要的负极材料。隔膜是防止正极和负极之间的直接接触引起的短路。一般情况下，隔膜为孔隙材料，能使电解质离子自由通过，同时阻隔电子穿过。在电极反应过程中，集流体主要是正负极材料的载体，有收集电子和汇集电流的作用。集流体的电阻极低，包括金属材料或碳材料，例如:泡沫镍、泡沫铜、不锈钢网、碳纤维、碳布等材料。电解质一般选KOH，Na2SO4溶液等，不同的电极材料选择的不同浓度的电解质。其中，电极材料和电解质是影响超级电容器电化学性能的主要因素。（1）电极电极由两个部分组成：电极材料和集流体。电极材料紧密附着在集流体上，尽可能最大程度地减小电阻，并且电极材料和集流体之间的接触面积越大，越有利于电子和质子的传输。因此，超级电容器的电容性能主要取决于超级电容器的电极材料，所以对超级电容器电极材料的制备和性能的研究是这一领域的研究重点[13,14]。超级电容器电极材料应具备的特点如下：1）良好的化学稳定性。在电解质中长时间浸泡的电极材料不会发生任何副反应。2）良好的导电性。良好的导电性可提供快速的电荷转移，进而提高材料的功
硕士毕业论文153.3测试结果及分析3.3.1材料结构与微观形貌分析图3.1丝状MnCo2O4，海胆状MnCo2O4，颗粒状MnCo2O4以及标准MnCo2O4卡片的XRD图谱图3.1是丝状MnCo2O4，海胆状MnCo2O4，颗粒状MnCo2O4以及标准MnCo2O4卡片的XRD图谱，该图对比了各形貌MnCo2O4的XRD图谱。在图3.1中，黑色曲线为丝状MnCo2O4的XRD图谱，蓝色曲线为海胆状MnCo2O4的XRD图谱，红色为颗粒状MnCo2O4的XRD图谱，粉色则为PDF#84-0482标准MnCo2O4的XRD特征峰。通过与标准卡片对比，发现三种材料的特征峰对应良好，且无杂峰，说明制备样品较纯净；样品特征峰的半高宽相对来说颗粒状的半高宽＞海胆状的半高宽＞丝状的半高宽，通过谢乐公式的原理，可以得出，丝状MnCo2O4的平均晶粒尺寸＞海胆状MnCo2O4的平均晶粒尺寸＞颗粒状MnCo2O4的平均晶粒尺寸。因此，可以证明获得结晶良好，尖晶石结构的MnCo2O4样品。图3.2为各个形貌MnCo2O4的SEM对比图。在图3.2中，图a为扫描电镜在5kV的电压下的照片，图中清晰可见，样品为丝状，直径在100nm左右，直径均匀表面光滑流畅，说明通过静电纺丝法制备获得形貌良好的丝状MnCo2O4。图b显示出该样品海胆状结构，球体直径约为5μm，其上的针刺长度约为2.5μm，针刺的直径约为100nm。说明制备获得形貌良好的海胆状MnCo2O4。图c则显示出MnCo2O4呈颗粒状，其平均直径约为70nm，团聚比较严重，团聚在一起的直径可达几微米，可以确认获得颗粒状MnCo2O4。综上所述，分别通过静电纺丝法，水
【参考文献】：
期刊论文
[1]微型超级电容器PPy/GO-RuO2复合膜电极的制备与电化学性能[J]. 朱平,蔡婷,韩高义,熊继军. 无机材料学报. 2015(05)
[2]新型化学储能器件——电化学电容器[J]. 王晓峰,孔祥华. 电子元器件应用. 2001(08)
本文编号：2935897
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
莱顿瓶示意图
硕士毕业论文3图1.2主要电化学储能器件的Ragone图[11]1.1.2超级电容器组成通常，超级电容器由五个部分组成：正极，负极，隔膜，电解质以及集流体。目前，碳材料，过渡金属氧化物和导电聚合物是主要的正极材料，活性炭是主要的负极材料。隔膜是防止正极和负极之间的直接接触引起的短路。一般情况下，隔膜为孔隙材料，能使电解质离子自由通过，同时阻隔电子穿过。在电极反应过程中，集流体主要是正负极材料的载体，有收集电子和汇集电流的作用。集流体的电阻极低，包括金属材料或碳材料，例如:泡沫镍、泡沫铜、不锈钢网、碳纤维、碳布等材料。电解质一般选KOH，Na2SO4溶液等，不同的电极材料选择的不同浓度的电解质。其中，电极材料和电解质是影响超级电容器电化学性能的主要因素。（1）电极电极由两个部分组成：电极材料和集流体。电极材料紧密附着在集流体上，尽可能最大程度地减小电阻，并且电极材料和集流体之间的接触面积越大，越有利于电子和质子的传输。因此，超级电容器的电容性能主要取决于超级电容器的电极材料，所以对超级电容器电极材料的制备和性能的研究是这一领域的研究重点[13,14]。超级电容器电极材料应具备的特点如下：1）良好的化学稳定性。在电解质中长时间浸泡的电极材料不会发生任何副反应。2）良好的导电性。良好的导电性可提供快速的电荷转移，进而提高材料的功
硕士毕业论文153.3测试结果及分析3.3.1材料结构与微观形貌分析图3.1丝状MnCo2O4，海胆状MnCo2O4，颗粒状MnCo2O4以及标准MnCo2O4卡片的XRD图谱图3.1是丝状MnCo2O4，海胆状MnCo2O4，颗粒状MnCo2O4以及标准MnCo2O4卡片的XRD图谱，该图对比了各形貌MnCo2O4的XRD图谱。在图3.1中，黑色曲线为丝状MnCo2O4的XRD图谱，蓝色曲线为海胆状MnCo2O4的XRD图谱，红色为颗粒状MnCo2O4的XRD图谱，粉色则为PDF#84-0482标准MnCo2O4的XRD特征峰。通过与标准卡片对比，发现三种材料的特征峰对应良好，且无杂峰，说明制备样品较纯净；样品特征峰的半高宽相对来说颗粒状的半高宽＞海胆状的半高宽＞丝状的半高宽，通过谢乐公式的原理，可以得出，丝状MnCo2O4的平均晶粒尺寸＞海胆状MnCo2O4的平均晶粒尺寸＞颗粒状MnCo2O4的平均晶粒尺寸。因此，可以证明获得结晶良好，尖晶石结构的MnCo2O4样品。图3.2为各个形貌MnCo2O4的SEM对比图。在图3.2中，图a为扫描电镜在5kV的电压下的照片，图中清晰可见，样品为丝状，直径在100nm左右，直径均匀表面光滑流畅，说明通过静电纺丝法制备获得形貌良好的丝状MnCo2O4。图b显示出该样品海胆状结构，球体直径约为5μm，其上的针刺长度约为2.5μm，针刺的直径约为100nm。说明制备获得形貌良好的海胆状MnCo2O4。图c则显示出MnCo2O4呈颗粒状，其平均直径约为70nm，团聚比较严重，团聚在一起的直径可达几微米，可以确认获得颗粒状MnCo2O4。综上所述，分别通过静电纺丝法，水
【参考文献】：
期刊论文
[1]微型超级电容器PPy/GO-RuO2复合膜电极的制备与电化学性能[J]. 朱平,蔡婷,韩高义,熊继军. 无机材料学报. 2015(05)
[2]新型化学储能器件——电化学电容器[J]. 王晓峰,孔祥华. 电子元器件应用. 2001(08)
本文编号：2935897
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