三维碳基复合材料自支撑电极的制备及其电化学性能

发布时间：2022-02-17 10:20

　　为了解决能源匮乏、环境污染等问题,开发和推广可再生清洁能源已迫在眉睫,而这一问题的突破需要高效实用、环保无污染的储能装置。其中,超级电容器由于其超高的功率密度备受瞩目。电极活性材料是影响超级电容器.性能.和成本的关键影响要素,可以存储电荷和能量。近来,随着智能可穿戴.等便携式电子设备的兴起,越来越多的.目光投向了.研究具有三维结构的材料作为自支撑的.电极材料,一方面可以提高.电极的力学强度,促进电极材料一体化;另一方面,也有助于.省去集流体、粘结剂.等对电容性能的不利影响。本文基于过渡金属氧化物（氢氧化物）良好的赝电容特性以及碳材料良好的导电性,选取了两种过渡金属氧化物（氢氧化物）:钨氧化物和氢氧化镍,分别研究了它们的电化学性能,并将它们与导电性良好的碳材料复合制得具有三维结构的材料,作为自支撑的超级电容器电极加以探索:（1）采取一种新型简易的水热法制备出了铵钨青铜纳米晶片。对所得的铵钨青铜纳米粉末的近红外屏蔽的光学性能做了研究,并探索了水热温度对该性能的影响。在最佳水热条件下合成的铵钨青铜在近红外波段可吸收高达66.6%的光波（相比较于纯基底）,并且在可见光波段仍可保持64.5%的透... 

【文章来源】：上海交通大学上海市211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 超级电容器概述
        1.2.1 超级电容器的特点
        1.2.2 超级电容器的结构
        1.2.3 超级电容器的分类及储能原理
    1.3 超级电容器电极材料的研究现状
        1.3.1 碳材料
        1.3.2 导电聚合物(CPs)
        1.3.3 金属氧化物
        1.3.4 碳基复合材料
    1.4 本论文所选电极材料的研究进展
        1.4.1 钨氧化物及其碳基复合材料的研究进展
        1.4.2 氢氧化镍及其碳基复合材料的研究进展
    1.5 选题思路及研究内容
第二章 (NH_4)_xWO_3 及其三维复合电极的制备和分析
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂及仪器
        2.2.2 水热法制备(NH_4)_xWO_3 及(NH_4)_xWO_3/rGO复合材料
        2.2.3 样品表征
    2.3 (NH_4)_xWO_3 纳米晶片的性能分析
        2.3.1 水热温度对(NH_4)_xWO_3 相结构的影响分析
        2.3.2 水热温度对(NH_4)_xWO_3 微观形貌的影响分析
        2.3.3 (NH_4)_xWO_3 元素比例分析
        2.3.4 (NH_4)_xWO_3 热重分析
        2.3.5 水热温度对(NH_4)_xWO_3 选择透光性能的影响分析
        2.3.6 (NH_4)_xWO_3 电化学性能分析
    2.4 三维结构的(NH_4)_xWO_3/rGO复合材料的性能分析
        2.4.1 (NH_4)_xWO_3/rGO复合材料的微观形貌分析
        2.4.2 (NH_4)_xWO_3/rGO复合材料的相结构分析
        2.4.3 (NH_4)_xWO_3/rGO复合材料的电化学性能分析
    2.5 本章小结
第三章 β-Ni(OH)_2纳米片及其三维复合电极的制备和分析
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂及仪器
        3.2.2 水热法制备β-Ni(OH)_2及β-Ni(OH)_2/MWCNT复合材料
        3.2.3 样品表征
    3.3 水热条件对β-Ni(OH)_2纳米片的性能分析
        3.3.1 β-Ni(OH)_2的微观形貌分析
        3.3.2 β-Ni(OH)_2的相结构分析
        3.3.3 β-Ni(OH)_2的比表面积分析
        3.3.4 β-Ni(OH)_2的电化学性能分析
    3.4 β-Ni(OH)_2/MWCNT复合材料的性能分析
        3.4.1 β-Ni(OH)_2/MWCNT复合材料的微观形貌分析
        3.4.2 β-Ni(OH)_2/MWCNT复合材料的相结构分析
        3.4.3 β-Ni(OH)_2/MWCNT复合材料的电化学性能分析
    3.5 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 主要工作与创新点
    4.2 后续的研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 贾志军,王俊,王毅.  储能科学与技术. 2014(04)
[2]水热法制备（NH4）xWO3-y和WO3·1/3H2O:反应温度对产物物相、微结构和光学性能的影响（英文）[J]. 王琨,康利涛,陈石,董丽,梁伟,高峰.  无机材料学报. 2014(05)
[3]绿色储能元件——超级电容的探讨[J]. 王志勇,田树仁,夏国明,李凯.  低压电器. 2011(07)
[4]超级电容器氧化物电极材料的研究进展[J]. 景茂祥,沈湘黔,沈裕军,邓春明,翟海军.  矿冶工程. 2003(02)
[5]金属氧化物超级电容器及其应用研究进展[J]. 朱修锋,景晓燕.  功能材料与器件学报. 2002(03)

博士论文
[1]基于石墨烯的超级电容器和锂—硫电池制备与性能研究[D]. 杨希.南开大学 2014
[2]用于超级电容器的金属氧化物及其复合电极材料的制备与性能研究[D]. 郎俊伟.兰州理工大学 2010

硕士论文
[1]碳基复合电极材料的制备及其在超级电容器中的应用研究[D]. 张翔.安徽大学 2017
[2]氢氧化镍的制备及其电化学性能研究[D]. 林长鹏.哈尔滨工程大学 2014
[3]二氧化锰超级电容器电极材料的研究[D]. 钟玲珑.天津大学 2010



本文编号：3629262