双金属化合物基复合材料的设计制备及其在超级电容器中的应用
发布时间：2020-12-27 15:29
近年来,随着化石能源危机和环境污染问题日益加剧,开发可再生清洁能源以及配套的新型储能装置意义非凡。其中,超级电容器凭借充放电速率快,功率密度高,使用寿命长、维护成本低且安全可靠等优点而备受关注,并已广泛应用于诸多领域。考虑到电极材料是影响超级电容器整体性能的根本因素,探索同时具备比容量和倍率性能高、能量密度和功率密度出色、成本低廉且使用寿命长等优点的高性能电极材料势在必行。本论文通过软化学方法合理地设计并制备了一系列基于双金属化合物的功能纳米复合材料,并系统性地研究了其作为超级电容器电极材料时的电化学性能。深入探讨了所制备纳米复合材料的结构、形貌、组成与其电化学性能之间的构效关系。具体内容如下:（1）铁酸锰/炭黑/聚苯胺三元复合材料的制备及其电化学性能研究通过简便的两步法成功制备出铁酸锰/炭黑/聚苯胺三元纳米复合材料（MCBP）:通过溶剂热反应将小尺寸MnFe2O4纳米粒子均匀负载于酸化改性的炭黑表面,随后通过原位聚合的方式均匀包裹聚苯胺薄膜。材料表征结果表明,MCBP三元复合材料具有独特的强耦合纳米结构。与相应单组分材料以及二元复合物相比,MCBP三元复合材料展现出显著增强的电化学性...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１不同种类储能器件的能量密度与功率密度的对比［２３］
达、远程监控、无线电台等各类军用电子通信设备中也扮演着不可或缺的角色。??１．２．３超级电容器的构造与分类??作为一种新型电化学储能装置，超级电容器的组成结构较为简单。如图１．２中的简??化模型所示，超级电容器的内部构造主要包括正负两个电极、电解液以及隔膜等组成部??分［３６］，下面就超级电容器的不同组成元件加以简要介绍。??Ｃｈａｒｇｅｒ???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??：ｌ?ｏｌ？?Ｉ：??！：?＋３?ｊ?？?！??；ｉＧ?ｉ??：ｌ？?ｉ？?ｉ；???１???Ｅｉｅｃｔｒｏｄｅ??、Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ??图１．２超级电容器结构组成示意图［３６】。??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｃｅｌｌ［３６］。??（ｉ）电极??作为超级电容器中最主要的组成元件，电极是电容产生、储存以及转换释放的场所，??高性能电极体系的设计与构筑也是目前超级电容器领域的研究重点。电极通常由活性电??极材料和集流体两部分构成，其中，作为影响超级电容器综合性能和应用前景的最根本??因素，电极材料的性质直接决定了超级电容器性能的优劣。理想的电极材料通常要求具??备比表面积大且表面活性位点多、孔隙率高且孔结构可控、导电性好且电化学活性高、??热稳定性高且在电解液稳定、负载量高且润湿性良好、价格低廉且易于制备等诸多特征，??关于电极材料将在后文单独成章进行详细介绍。??集流体作为电极材料的载体并通过引线与外界相连，主要发挥集结电子并降低内阻??的作用
达、远程监控、无线电台等各类军用电子通信设备中也扮演着不可或缺的角色。??１．２．３超级电容器的构造与分类??作为一种新型电化学储能装置，超级电容器的组成结构较为简单。如图１．２中的简??化模型所示，超级电容器的内部构造主要包括正负两个电极、电解液以及隔膜等组成部??分［３６］，下面就超级电容器的不同组成元件加以简要介绍。??Ｃｈａｒｇｅｒ???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??：ｌ?ｏｌ？?Ｉ：??！：?＋３?ｊ?？?！??；ｉＧ?ｉ??：ｌ？?ｉ？?ｉ；???１???Ｅｉｅｃｔｒｏｄｅ??、Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ??图１．２超级电容器结构组成示意图［３６】。??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｃｅｌｌ［３６］。??（ｉ）电极??作为超级电容器中最主要的组成元件，电极是电容产生、储存以及转换释放的场所，??高性能电极体系的设计与构筑也是目前超级电容器领域的研究重点。电极通常由活性电??极材料和集流体两部分构成，其中，作为影响超级电容器综合性能和应用前景的最根本??因素，电极材料的性质直接决定了超级电容器性能的优劣。理想的电极材料通常要求具??备比表面积大且表面活性位点多、孔隙率高且孔结构可控、导电性好且电化学活性高、??热稳定性高且在电解液稳定、负载量高且润湿性良好、价格低廉且易于制备等诸多特征，??关于电极材料将在后文单独成章进行详细介绍。??集流体作为电极材料的载体并通过引线与外界相连，主要发挥集结电子并降低内阻??的作用
本文编号：2941994
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１不同种类储能器件的能量密度与功率密度的对比［２３］
达、远程监控、无线电台等各类军用电子通信设备中也扮演着不可或缺的角色。??１．２．３超级电容器的构造与分类??作为一种新型电化学储能装置，超级电容器的组成结构较为简单。如图１．２中的简??化模型所示，超级电容器的内部构造主要包括正负两个电极、电解液以及隔膜等组成部??分［３６］，下面就超级电容器的不同组成元件加以简要介绍。??Ｃｈａｒｇｅｒ???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??：ｌ?ｏｌ？?Ｉ：??！：?＋３?ｊ?？?！??；ｉＧ?ｉ??：ｌ？?ｉ？?ｉ；???１???Ｅｉｅｃｔｒｏｄｅ??、Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ??图１．２超级电容器结构组成示意图［３６】。??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｃｅｌｌ［３６］。??（ｉ）电极??作为超级电容器中最主要的组成元件，电极是电容产生、储存以及转换释放的场所，??高性能电极体系的设计与构筑也是目前超级电容器领域的研究重点。电极通常由活性电??极材料和集流体两部分构成，其中，作为影响超级电容器综合性能和应用前景的最根本??因素，电极材料的性质直接决定了超级电容器性能的优劣。理想的电极材料通常要求具??备比表面积大且表面活性位点多、孔隙率高且孔结构可控、导电性好且电化学活性高、??热稳定性高且在电解液稳定、负载量高且润湿性良好、价格低廉且易于制备等诸多特征，??关于电极材料将在后文单独成章进行详细介绍。??集流体作为电极材料的载体并通过引线与外界相连，主要发挥集结电子并降低内阻??的作用
达、远程监控、无线电台等各类军用电子通信设备中也扮演着不可或缺的角色。??１．２．３超级电容器的构造与分类??作为一种新型电化学储能装置，超级电容器的组成结构较为简单。如图１．２中的简??化模型所示，超级电容器的内部构造主要包括正负两个电极、电解液以及隔膜等组成部??分［３６］，下面就超级电容器的不同组成元件加以简要介绍。??Ｃｈａｒｇｅｒ???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??：ｌ?ｏｌ？?Ｉ：??！：?＋３?ｊ?？?！??；ｉＧ?ｉ??：ｌ？?ｉ？?ｉ；???１???Ｅｉｅｃｔｒｏｄｅ??、Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ??图１．２超级电容器结构组成示意图［３６】。??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ａ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｃｅｌｌ［３６］。??（ｉ）电极??作为超级电容器中最主要的组成元件，电极是电容产生、储存以及转换释放的场所，??高性能电极体系的设计与构筑也是目前超级电容器领域的研究重点。电极通常由活性电??极材料和集流体两部分构成，其中，作为影响超级电容器综合性能和应用前景的最根本??因素，电极材料的性质直接决定了超级电容器性能的优劣。理想的电极材料通常要求具??备比表面积大且表面活性位点多、孔隙率高且孔结构可控、导电性好且电化学活性高、??热稳定性高且在电解液稳定、负载量高且润湿性良好、价格低廉且易于制备等诸多特征，??关于电极材料将在后文单独成章进行详细介绍。??集流体作为电极材料的载体并通过引线与外界相连，主要发挥集结电子并降低内阻??的作用
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