氮掺杂碳与非晶氧化锰电极材料的制备及其电化学性能的研究

发布时间：2021-09-13 14:22

　　超级电容器是一种结构简单的电化学储能器件。与二次电池相比,它具有比功率密度高和循环寿命长两大突出优点,可广泛应用于电子、交通及军事等领域。超级电容器的性能在很大程度上取决于电极材料的结构与性质。因此,对超级电容器电极材料的研究一直是电化学储能领域的热点。氮掺杂碳材料除了具有普通碳材料的导电性良好和比表面积高的优点外,还可以在其表面发生法拉第赝电容反应,与双电层电容协同作用,拥有优于普通碳材料的电化学性能。高的比表面积、丰富的孔道结构是氮掺杂碳材料发挥其良好电化学性能的基础。传统碳材料的制备工艺通常需要大量的活化剂侵蚀碳骨架,借此形成发达的孔道结构,从而提高碳材料的比电容性能。然而,高腐蚀性的活化工艺不利于在碳材料中保留大量的氮元素。由此可见,开发新工艺制备氮掺杂碳材料具有重要意义。虽然,氮掺杂有效地提高了碳材料的比电容。但是,由碳材料组成的对称超级电容器的工作电压低,导致器件能量密度小、使用不便,因而需要比电容更高的电极材料。氧化锰不仅具有远高于碳材料的比电容值,并且具有储量丰富、价格低廉、环保无毒等诸多优点。将氧化锰与碳材料组装成非对称超级电容器,不仅可以提升正极的电荷存储密度,还可... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器的基本原理及分类
        1.2.1 双电层电容器
        1.2.2 法拉第赝电容器
    1.3 超级电容器的性能评价指标
    1.4 超级电容器的优点
    1.5 超级电容器的组成
        1.5.1 超级电容器电极
        1.5.2 超级电容器的电解液
        1.5.3 隔膜
    1.6 超级电容器电极材料的发展现状
        1.6.1 碳材料
        1.6.2 过渡金属化合物
        1.6.3 导电聚合物
    1.7 研究的选题依据与主要研究内容
第二章 实验设备与材料测试方法
    2.1 样品制备的主要设备
    2.2 样品表征方法
        2.2.1 物相分析
        2.2.2 形貌分析
        2.2.3 X射线光电子能谱分析
        2.2.4 比表面积及孔径分析
    2.3 样品电极的电化学性能测试
        2.3.1 工作电极的制备
        2.3.2 电化学性能测试
第三章 氮掺杂碳材料的一步制备及其超级电容器性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 材料的制备及性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 原料比例的影响
        3.3.2 碳化温度的影响
    3.4 小结
第四章 非晶氧化锰的高效制备及其超级电容器性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 材料的制备及性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 PVP还原KMnO_4制备MnO_x材料
        4.3.2 PVA还原KMnO_4制备MnO_x材料
    4.4 小结
第五章 结论
参考文献
致谢
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本文编号：3395014