过渡金属氧化物/炭基复合材料的可控制备及其电化学行为研究
发布时间：2021-09-24 12:17
电化学电容器,又称超级电容器,是一种新型的电化学能源存储器件,具有充放电时间短（1-30s）、功率密度高（1-10kW/kg）、循环性能好（10-50万次）、库伦效率高（99%）等优点,然而,其能量密度较低（1-10Wh/kg）。提高电极材料的比电容,以及选择合适的电解液以扩大电位窗口,均是提高电容器能量密度的有效方法。由于过渡金属氧化物中的金属原子具有多种价态,从而具有很高的理论比容量,而多孔炭材料则具有良好的电导率和发达的孔道结构。因此,本论文的思路是将过渡金属氧化物和多孔炭材料相结合,在提高材料整体比电容的同时,利用炭材料多孔的空间网络结构,促进电子在材料骨架网络上的快速传递,最终实现材料能量密度和功率密度的同时提升。以此为基础,本论文考察了三种过渡金属氧化物（RuO2、Nb2O5、TiO2）与多孔炭材料形成复合材料的制备工艺,系统分析了所制材料的形貌结构,并深入研究了所制材料的电化学行为,得到的主要结论如下：（1）氮掺杂和RuO2负载对中孔炭复合电极材料电化学性能的影响研究。结果表明,氮掺杂和RuO2负载量对中孔炭骨架网络上Ru02的分散状态、晶型和中孔炭孔隙率有重要影响。当选...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
各种不同能源存储器件的Ragoiie图对比I31Fig.1.1Ragoneplotsofvariousenergystoragedevices
电化学电容器，又称超级电容器（supercapacitor、ultracapacitor),是一类新兴的电化学能源存储器件。表1.1为不同能源存储器件的性能参数对比。相比于锂离子电池，超级电容器具有充放电时间短（1-30 S)、功率密度高（1-lOkW/kg)、循环性能好（10-50力7欠）、库伦效率高（99%)等优点。而相比于传统的电介质电容器，超级电容器又具有能量密度高的优势（1-10 Wh/kg)。值得一提的是，对于随机性和间歇性可再生能源的风力发电装置，超级电容器的应用可以提高风电场的安全运行。然而，超级电容器的能耗成本高（每瓦时$6-11)，为裡离子电池的10倍左右，因此大力研发低成本的超级电容器势在必行。肝发具有高能量密度、快速充放电能力的超级电容器，不但具有切实的理论意义，比如探明离子尺寸和孔径的适配关系材料表面化学对比电容的影响[5]，分等级孔道对充放电速率的影响[6]，而且还具有很高的实际应用价值和广阔的应用前景，如图1.2所示。1.1超级电容器的原理及其理论发展超级电容器有多种分类，根据工作机理的不同，超级屯容器可以分为双电层电容器
第4页 华东理工大学博士学位论文划电荷相反），与材料表而的电荷形成双电层，提供比电容。比电容的计算公式如下：C = (1-1)d其中^是电解液相对介电常数，&是真空介电常数，J是电荷和离子之间的距离，A是界面的表面积。该模型虽然能一定程度上反映比电容的来源，然而认为去溶剂化后的离子能几乎固定不动的形式吸附在材料表面却并不与实际相符。于是又有了修正后的Gouy-Chapman模型和Stem模型，该模型认为离子在界面的浓度是随着离子到界面的距离而慢慢减小的，存在一个扩散层，在该扩散层内，电势慢慢降低，如图1.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nb2O5-carbon core-shell nanocomposite as anode material for lithium ion battery[J]. Ge Li,Xiaolei Wang,Xueming Ma. Journal of Energy Chemistry. 2013(03)
本文编号：3407738
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：163 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
各种不同能源存储器件的Ragoiie图对比I31Fig.1.1Ragoneplotsofvariousenergystoragedevices
电化学电容器，又称超级电容器（supercapacitor、ultracapacitor),是一类新兴的电化学能源存储器件。表1.1为不同能源存储器件的性能参数对比。相比于锂离子电池，超级电容器具有充放电时间短（1-30 S)、功率密度高（1-lOkW/kg)、循环性能好（10-50力7欠）、库伦效率高（99%)等优点。而相比于传统的电介质电容器，超级电容器又具有能量密度高的优势（1-10 Wh/kg)。值得一提的是，对于随机性和间歇性可再生能源的风力发电装置，超级电容器的应用可以提高风电场的安全运行。然而，超级电容器的能耗成本高（每瓦时$6-11)，为裡离子电池的10倍左右，因此大力研发低成本的超级电容器势在必行。肝发具有高能量密度、快速充放电能力的超级电容器，不但具有切实的理论意义，比如探明离子尺寸和孔径的适配关系材料表面化学对比电容的影响[5]，分等级孔道对充放电速率的影响[6]，而且还具有很高的实际应用价值和广阔的应用前景，如图1.2所示。1.1超级电容器的原理及其理论发展超级电容器有多种分类，根据工作机理的不同，超级屯容器可以分为双电层电容器
第4页 华东理工大学博士学位论文划电荷相反），与材料表而的电荷形成双电层，提供比电容。比电容的计算公式如下：C = (1-1)d其中^是电解液相对介电常数，&是真空介电常数，J是电荷和离子之间的距离，A是界面的表面积。该模型虽然能一定程度上反映比电容的来源，然而认为去溶剂化后的离子能几乎固定不动的形式吸附在材料表面却并不与实际相符。于是又有了修正后的Gouy-Chapman模型和Stem模型，该模型认为离子在界面的浓度是随着离子到界面的距离而慢慢减小的，存在一个扩散层，在该扩散层内，电势慢慢降低，如图1.3所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Nb2O5-carbon core-shell nanocomposite as anode material for lithium ion battery[J]. Ge Li,Xiaolei Wang,Xueming Ma. Journal of Energy Chemistry. 2013(03)
本文编号：3407738
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3407738.html
