基于导电骨架-过渡金属化合物微纳结构材料的构建及其电化学性能的研究

发布时间：2022-10-08 19:33

　　超级电容器作为当前新兴的能源存储器件突破了传统电容器和电池面临的局限性,以其较高的功率密度、长循环寿命及快速充放电能力等特性在科研领域及实际应用方面都得到广泛关注。但是与电池相比,超级电容器的能量密度相对比较低,因此限制了其广泛应用。通过能量密度计算公式E=0.5（CV）2,可以看出提高能量密度的关键在于提高超级电容器的比容量C和拓宽其工作电压窗口 V,而这些电化学性能提升的核心在于电容器的电极材料。超级电容器中储能反应主要发生在电极材料的表面及其体相中。因此,电极材料的微纳结构如比表面积、孔径结构、界面效应及化学和热力学稳定性等,对于电极材料反应活性位点的暴露、电解液离子的传输和扩散、比容量和能量密度的提升及循环寿命的延长等都起着至关重要的作用。如何构建具有合理微纳结构的电极材料以获得高电化学性能的电容器是本论文研究的重点。本论文首先本着“师法自然”的原则以生物质材料为来源,通过调控碳材料的微纳结构,得到比表面积较大、导电性较高的中空纤维状分级多孔碳材料,提高碳材料的能量密度。其次,为进一步提升电容器的能量密度,打破碳材料在理论比容量方面的局限性,利用具有高理论比容量的赝电容电极材料... 

【文章页数】：160 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器概述
        1.2.1 双电层电容器
        1.2.2 赝电容器(法拉第电容器)
    1.3 超级电容器的组成
        1.3.1 超级电容器的隔膜、集流体和电解液
        1.3.2 超级电容器电极材料
            1.3.2.1 碳材料
            1.3.2.2 聚电解质(Conducting polymers (CPs))
            1.3.2.3 过渡金属氧化物/氢氧化物材料
            1.3.2.4 金属有机框架材料(Metal Organic Frameworks (MOFs))
        1.3.3 超级电容器电极材料的发展趋势
    1.4 柔性超级电容器简介
    1.5 选题依据及主要研究内容
    1.6 参考文献
第二章 基于生物质基分级多孔碳微纳结构材料的制备及其电化学性能的研究
    2.1 引言
    2.2 样品制备与表征
        2.2.1 样品的制备
        2.2.2 样品表征
        2.2.3 电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 结构表征
        2.3.2 电化学性能表征
    2.4 本章小结
    2.5 参考文献
第三章 基于三维自支撑Ni-Co-N/NiCo_2O_4/GFs微纳结构材料的制备及其非对称超级电容器电化学性能的研究
    3.1 引言
    3.2 样品制备与表征
        3.2.1 样品的制备
        3.2.2 样品表征
        3.2.3 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构表征
        3.3.2 电化学性能表征
    3.4 本章小结
    3.5 参考文献
第四章 基于三维自支撑导电MOFs微纳阵列结构材料的制备及其电化学性能的研究
    4.1 引言
    4.2 样品制备与表征
        4.2.1 样品的制备
        4.2.2 样品表征
        4.2.3 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 结构表征
        4.3.2 电化学性能表征
    4.4 本章小结
    4.5 参考文献
第五章 基于三维自支撑Co-MOFs/Ni,Co-LDH微纳结构材料的制备及其电化学性能的研究
    5.1 引言
    5.2 样品制备与表征
        5.2.1 样品的制备
        5.2.2 样品表征
        5.2.3 电化学测试
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 结构表征
        5.3.2 电化学性能表征
    5.4 本章小结
    5.5 参考文献
第六章 结论
    6.1 主要结论
    6.2 主要创新点
    6.3 未来需要解决的问题
攻读博士期间取得的科研成果及参与的科研项目
致谢
附录
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)

博士论文
[1]可再生资源制备的碳气凝胶及其复合电极材料的电化学性能研究[D]. 郝品.山东大学 2015



本文编号：3688299