多孔碳与氧化镍/碳材料的制备及其电化学性能的研究

发布时间：2024-07-05 23:45

　　作为新型储能器件,超级电容器具有功率密度高、循环寿命长、充放电时间短等特点,在便携电子设备及新能源汽车等领域有巨大的应用潜能。超级电容器由正/负极、隔膜和电解液组成,电极材料是影响其性能的关键因素。具有高比表面积或多孔结构的电极材料通过提高电荷有效存储面积和减小离子迁移距离的方式促进电化学储能反应发生。然而,多孔、高比表面积电极材料制备过程复杂,从而限制了它们的规模化应用。针对此类问题,开发廉价高效的制备技术是本文的主要研究方向。高吸水树脂作为一种廉价高分子材料具有独特的结构特征,有望通过碳化的方法高效制备多孔碳材料。溶液燃烧法则利用氧化剂(通常是硝酸盐)和燃料之间的快速放热反应制备多孔金属氧化物及其纳米复合材料,生产效率高且成本低。本文聚焦上述两方面内容,制备了多孔碳及氧化镍/碳复合材料,并研究和优化了其电化学特性,主要内容如下:(1)以高吸水树脂为前驱物,通过对碳化温度控制制备出不同形貌的无定型多孔碳。结果表明:经过700°C碳化的样品在1M KOH溶液中,电流密度1A/g时,比电容为135 F/g,当电流密度增大到10 A/g时,其比电容为105 F/g;比电容保持率为76%。在...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 超级电容器的分类及工作原理
        1.2.1 双电层电容器
        1.2.2 法拉第赝电容器
        1.2.3 混合电容器
    1.3 超级电容器的组成
        1.3.1 超级电容器电极
        1.3.2 超级电容器的电解液
        1.3.3 隔膜
    1.4 超级电容器电极材料的发展现状
        1.4.1 碳材料
        1.4.2 过渡金属氧化物及水合物
        1.4.3 导电聚合物
    1.5 超级电容器的应用前景及电极材料研究存在的问题
    1.6 研究的立题依据与主要研究内容
第二章 实验主要设备与表征方法介绍
    2.1 样品制备所用的主要仪器
    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 热重分析
        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 电极的制备
        2.3.2 电化学性能测试
第三章 一步法制备多孔碳及其电化学性能的研究
    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 碳化温度的影响
        3.3.2 样品性能的优化
    3.4 小结
第四章 氧化镍/碳材料的合成及其电化学性能的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料与设备
        4.2.2 材料制备及表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 硝酸镍/柠檬酸比例的影响
        4.3.2 样品性能的优化
    4.4 小结
第五章 结论
参考文献
致谢
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本文编号：4001732