基于氢氧化铜纳米棒阵列电极材料的制备及电容性能研究
发布时间：2021-01-02 18:49
全球关于清洁能源的需求和环境保护的意识不断增长,因而对于高效储能设备的需求也越来越大。超级电容器作为一种新型的能量存储设备,因其具有快速的充放电速率、较高的功率密度、出色的倍率性能以及长的循环寿命等特性,引起了学术界和工业界的广泛关注。而电极材料的结构和电化学性能对于制备具有优异的电化学性能的超级电容器来说至关重要。因此,设计和合成具有理想结构和出色电化学性能的电极材料一直是开发高性能超级电容器的重要任务。过渡金属（镍,钴,铜,锌等）基复合材料,比如氧化物、氢氧化物、碳酸盐氢氧化物（CHs）等材料由于其特殊的电化学活性、储量丰富及稳定性好等特点,在电容器领域具有非常重要的研究意义与应用价值。本论文中,我们采用原位氧化法在三维导电多孔泡沫铜基底上直接生长了氢氧化铜（Cu（OH）2）纳米棒阵列,然后将其作为模板和前驱体,分别结合循环伏安氧化法（CVO）制备了CVO Cu@CuO电极材料,结合水热法制备了Cu（OH）2@ZnNi-CoCH和Cu2+1O@NiCoAl-LDH复合材料,研究了它们的电化学性能,并将它们作为电极材料...
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电容器的结构类型：（a）干式电容器，（b）电解电容器，（c）超级电容器
青岛大学硕士学位论文21.2.1电容器的分类图1.1电容器的结构类型：（a）干式电容器，（b）电解电容器，（c）超级电容器。（摘自参考文献[20]，版权2020TheMinerals,Metals&MaterialsSociety）Figure1.1Structureofcapacitors:(a)drycapacitor,(b)electrolyticcapacitor,(c)supercapacitor.传统的电容器以电荷的形式储存能量。电容器可分为三种类型，如图1.1所示。第一种也是最简单的电容器是带有干式分离器的静电电容器，它有非常低的电容，用于频率调谐和滤波。静电电容器的电容从微微法拉到微法拉不等。第二种是电解电容器，它的电容比静电电容器大，在电容器的两个电极之间使用一个湿分离器，用来过滤和缓冲信号。最后一种是超级电容器，其电容以法拉计，是电解电容器的数千倍[20]。超级电容器是存储电能的重要设备，具有高比电容、高功率密度等优良的性能。1.2.2超级电容器与其他储能设备的比较图1.2不同储能设备的Ragone图。（摘自Figure1.Ragoneplotfordifferentenergydevices.参考文献[11]，版权2017WILEY-VCH）Figure1.2Ragoneplotfordifferentenergydevices.
青岛大学硕士学位论文4使用超级电容器可以消除传统电池的大多数问题，因此，超级电容器在各种储能设备中占据着不可或缺的位置。1.3超级电容器的分类、储能机理及电极材料图1.3超级电容器的分类。（摘自参考文献[22]，版权2016Elsevier）Figure1.3Classificationofdifferentsupercapacitors.超级电容器的能量存储有两种形式：静电吸引和法拉第反应。根据储能机理的不同，将超级电容器分为三大类：双电层电容器（EDLC）、贋电容器和混合超级电容器（HSC）[22]，如图1.3所示。具体来说，在法拉第过程中，电荷在电极和电解质之间转移，而在非法拉第过程中，通过物理过程电荷分布在高表面积导电材料的表面。此外，超级电容器不受电池的电化学电荷转移动力学的限制，因此可以在非常高的充电和放电速率下运行，并且可以具有超过一百万次循环的寿命[23]。但是，仍然存在一个主要挑战，那就是如何在保持高功率密度和长寿命的同时进一步提高能量密度。对于超级电容器，提高能量密度的一个最有效的策略是发展由一个电池类型（贋电容性）的电极和一个电容类型（双电层性）的电极组装成的混合超级电容器（HSC），这样可以同时扩大工作电压窗口和提高比电容，从而能够在不损失功率密度的情况下进而提高能量密度[24-25]。1.3.1双电层电容器（EDLC）双电层电容器主要包括两种碳基材料电极，一种电解质和一种隔膜。EDLC可以通过两种过程来存储电荷，即静电作用或非法拉第过程，其中并不包含电极和电解质之间的电荷传输。原则上，EDLC在电极表面上形成双电层，主要包括空间电荷层、电解质扩散层和致密的亥姆霍兹层，其总厚度约为1nm。EDLC的电荷存储机制是基于充电和
【参考文献】：
期刊论文
[1]Facile synthesis of high electrical conductive CoP via solid-state synthetic routes for supercapacitors[J]. Yumei Hu,Maocheng Liu,Qingqing Yang,Lingbin Kong,Long Kang. Journal of Energy Chemistry. 2017(01)
本文编号：2953443
【文章来源】：青岛大学山东省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电容器的结构类型：（a）干式电容器，（b）电解电容器，（c）超级电容器
青岛大学硕士学位论文21.2.1电容器的分类图1.1电容器的结构类型：（a）干式电容器，（b）电解电容器，（c）超级电容器。（摘自参考文献[20]，版权2020TheMinerals,Metals&MaterialsSociety）Figure1.1Structureofcapacitors:(a)drycapacitor,(b)electrolyticcapacitor,(c)supercapacitor.传统的电容器以电荷的形式储存能量。电容器可分为三种类型，如图1.1所示。第一种也是最简单的电容器是带有干式分离器的静电电容器，它有非常低的电容，用于频率调谐和滤波。静电电容器的电容从微微法拉到微法拉不等。第二种是电解电容器，它的电容比静电电容器大，在电容器的两个电极之间使用一个湿分离器，用来过滤和缓冲信号。最后一种是超级电容器，其电容以法拉计，是电解电容器的数千倍[20]。超级电容器是存储电能的重要设备，具有高比电容、高功率密度等优良的性能。1.2.2超级电容器与其他储能设备的比较图1.2不同储能设备的Ragone图。（摘自Figure1.Ragoneplotfordifferentenergydevices.参考文献[11]，版权2017WILEY-VCH）Figure1.2Ragoneplotfordifferentenergydevices.
青岛大学硕士学位论文4使用超级电容器可以消除传统电池的大多数问题，因此，超级电容器在各种储能设备中占据着不可或缺的位置。1.3超级电容器的分类、储能机理及电极材料图1.3超级电容器的分类。（摘自参考文献[22]，版权2016Elsevier）Figure1.3Classificationofdifferentsupercapacitors.超级电容器的能量存储有两种形式：静电吸引和法拉第反应。根据储能机理的不同，将超级电容器分为三大类：双电层电容器（EDLC）、贋电容器和混合超级电容器（HSC）[22]，如图1.3所示。具体来说，在法拉第过程中，电荷在电极和电解质之间转移，而在非法拉第过程中，通过物理过程电荷分布在高表面积导电材料的表面。此外，超级电容器不受电池的电化学电荷转移动力学的限制，因此可以在非常高的充电和放电速率下运行，并且可以具有超过一百万次循环的寿命[23]。但是，仍然存在一个主要挑战，那就是如何在保持高功率密度和长寿命的同时进一步提高能量密度。对于超级电容器，提高能量密度的一个最有效的策略是发展由一个电池类型（贋电容性）的电极和一个电容类型（双电层性）的电极组装成的混合超级电容器（HSC），这样可以同时扩大工作电压窗口和提高比电容，从而能够在不损失功率密度的情况下进而提高能量密度[24-25]。1.3.1双电层电容器（EDLC）双电层电容器主要包括两种碳基材料电极，一种电解质和一种隔膜。EDLC可以通过两种过程来存储电荷，即静电作用或非法拉第过程，其中并不包含电极和电解质之间的电荷传输。原则上，EDLC在电极表面上形成双电层，主要包括空间电荷层、电解质扩散层和致密的亥姆霍兹层，其总厚度约为1nm。EDLC的电荷存储机制是基于充电和
【参考文献】：
期刊论文
[1]Facile synthesis of high electrical conductive CoP via solid-state synthetic routes for supercapacitors[J]. Yumei Hu,Maocheng Liu,Qingqing Yang,Lingbin Kong,Long Kang. Journal of Energy Chemistry. 2017(01)
本文编号：2953443
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