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基于过渡金属化合物的混合超级电容器构建及性能研究

发布时间:2024-04-07 20:44
  目前,化石能源的日益消耗是人类社会可持续发展所面临的重大问题。人们需要开发一些清洁的、可再生的能源来源,如:太阳能、风能和潮汐能等。由于这些能源具有不连续的特性,无法满足人类对能源的持续需求和便捷的使用。为了应对这种问题,就需要一种储能器件来实现能源的存储与转换。目前,储能器件主要包括传统电池、超级电容器、锂离子电池等。其中,超级电容器由于具有较高功率密度、比电容以及良好的循环稳定性,而成为能源存储与转换研究的热点之一。超级电容器的性能取决于电极材料的性能,而电极材料的性能又与电极材料的微结构和导电性有密切的关系。金属化合物具有较高的比电容量,但也有一些内在的不足之处。首先,大部分过渡金属化合物导电性都较差,导致了较低倍率性能和功率密度特性。其次,金属化合物在充电/放电过程中,材料的结构变化产生的应力容易引起的电极材料的坍塌,进而导致差的循环稳定性。再次,过渡金属化合物本身活性比表面积较小,造成比电容较低。本文针对这些问题,开展了新型电极材料的电极设计、可控制备及水系混合超级电容器构建等一系列原创性工作。本论文的研究内容具体如下:(1)构建了基于自模板法制备蛋黄壳状NiCo2O4的混合...

【文章页数】:138 页

【学位级别】:博士

【部分图文】:

图2.1?YS-NiCo2〇4的制备示意图??Fiure?2.1?Schematic?illustration?of?the?formationrocesses?of?YS-NiC〇2〇4.??

图2.1?YS-NiCo2〇4的制备示意图??Fiure?2.1?Schematic?illustration?of?the?formationrocesses?of?YS-NiC〇2〇4.??

2.3结果与讨论??2.3.1?YS-NiCo2〇4合成与结构分析??在构建蛋黄壳NiCo2〇4?(YS-NiC〇2〇4)的方法中涉及三个步骤,制备步骤如图2.1??所示。??Hydrolysis?Calcination??S-NiC〇A?YS-NiC〇-OH?YS-NiC〇20....


图2.6YS-NiCo2〇4的(a)不同扫描速率下的CV曲线,(b)充电/放电曲线,(c)比电容和(d)??YS-NiC〇2〇4的电容保持率

图2.6YS-NiCo2〇4的(a)不同扫描速率下的CV曲线,(b)充电/放电曲线,(c)比电容和(d)??YS-NiC〇2〇4的电容保持率

为了评估所制备的活性材料的电化学性能,采用传统的三电极系统在6?M?KOH电??解液中进行CV和恒电流充电/放电测试。YS-NiCo2〇4的CV图为归因于Co2+/Co3+和??Ni2+/Ni3+氧化还原对的一对峰,表明了典型的法拉第氧化还原行为(图2.6a)。同时观??察到的C....


图2.7商业石墨烯的(a)?CV曲线,(b)充电/放电曲线和(c)电容??Figure?2.7?(a)?CV?curves,?(b)?charge/discharge?curves?and?(c)?capacitance?at?different?current?densities.??-

图2.7商业石墨烯的(a)?CV曲线,(b)充电/放电曲线和(c)电容??Figure?2.7?(a)?CV?curves,?(b)?charge/discharge?curves?and?(c)?capacitance?at?different?current?densities.??-

?基于过渡金属化合物的混合超级电容器构建及性能研宄??此外,在lOAg-1电流密度循环10000次后,YS-NiCo204的电容保持率为93%。电??容在初始的2000个周期中显示出轻微的增加,这可归因于电极材料的活化(图2.6d)。??此外,通过SEM表征10000次循环后YS....


图2.8混合超级电容器在(a)不同电压范围内的CV曲线,(b)?5,?10,?20和50?mV?s-1速率下??的CV曲线和(c)充电/放电曲线;(d)混合超级电容器与类似材料的Rago?

图2.8混合超级电容器在(a)不同电压范围内的CV曲线,(b)?5,?10,?20和50?mV?s-1速率下??的CV曲线和(c)充电/放电曲线;(d)混合超级电容器与类似材料的Rago?

容易引起电解质的分解。因此,当混合超级电容器在0?1.6V的电压范围内工作时,??可以在长时间工作时保证两电极的安全。在扫描速率为5,?10,?20和50?mV?s_I混合超级??电容器的C.V曲线(图2.8b)所示。随着扫描速率的增加,所有这些曲线形状几乎相同,??表明制备的混....



本文编号:3947948

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