非对称超级电容器的制备及其性能研究

发布时间：2017-09-21 21:34

  本文关键词：非对称超级电容器的制备及其性能研究

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【摘要】：非对称超级电容器是一种新型的能量存储器件,因其具有较高的能量密度和功率密度而被认为是介于传统电容器和电池之间的最佳候选者,而其电化学性能主要是由正负电极材料所决定。本论文介绍了超级电容器与电极材料的研究现状,针对以柔性导电碳布为基底的非对称超级电容器纳米电极材料展开了深入的研究,主要的研究内容如下:以硝酸钴为钴源在柔性导电碳布上制备Co_3O_4纳米材料,并利用硫代乙酰胺溶液对其表面进行掺硫处理,当作为负电极使用时,在10m V/s扫速下Co_3O_4的比面积电容达到0.55F/cm~2,是硫化之前的Co_3O_4比电容的11倍之多。而且,在10000次伏安循环之后电容的维持率仍保持着超过92%,证明了它作为负电极材料具有优良的电容稳定性。通过阳极电沉积法制备MnO_2纳米电极材料,探究不同的电沉积时间对材料的电化学性能影响,并选择与负电极材料S-Co_3O_4纳米材料相匹配的MnO_2正电极材料,组装成柔性固态非对称超级电容器。该电容器最大能量密度和最大功率密度分别达到了0.86 m Wh/cm3和0.79W/cm3,并拥有优良的弯曲电化学性能以及循环寿命(在9000次循环后电容维持率达89.9%)。采用简单的两步水热法在柔性碳纤维布上合成Co S纳米材料,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)等设备对材料进行形貌及成分表征,通过三电极体系进行电化学性能测试。在2mA/cm~2的电流密度下,Co S纳米电极材料的面积电容达到1.98F/cm~2,压降(IRdrop)只有-0.018V,并且在10000次伏安循环充放电之后电容保持率达到85.7%,表明了该材料具有较大的电容量、良好的氧化还原可逆性以及电化学稳定性。
【关键词】：超级电容器 四氧化三钴 柔性 硫化钴
【学位授予单位】：五邑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM53;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 超级电容器的简介10-11
• 1.3 超级电容器的结构11-13
• 1.3.1 电极材料12
• 1.3.2 电解液12-13
• 1.3.3 隔膜13
• 1.4 双电层电容器13-16
• 1.5 法拉第赝电容器16-18
• 1.5.1 法拉第赝电容器工作原理16
• 1.5.2 法拉第赝电容器的电极材料16-18
• 1.6 非对称超级电容器18-19
• 1.7 本论文选题依据及内容19-21
• 第二章 实验方法和原理21-27
• 2.1 实验试剂21-22
• 2.2 实验仪器22
• 2.3 材料的表征方法22-24
• 2.3.1 材料形貌组分表征22-23
• 2.3.2 材料电化学性能测试23-24
• 2.4 计算方法24-27
• 2.4.1 循环伏安法计算24-25
• 2.4.2 恒流充放电法计算25-27
• 第三章 Co_3O_4的掺硫处理及其性能测试27-39
• 3.1 引言27-28
• 3.2 S-Co_3O_4纳米材料的合成28-29
• 3.2.1 Co_3O_4纳米材料的制备28
• 3.2.2 S-Co_3O_4纳米材料的制备28-29
• 3.3 Co_3O_4纳米材料的表征29-33
• 3.4 Co_3O_4纳米材料的电化学测试33-37
• 3.5 小结37-39
• 第四章 MnO_2电极材料的合成及非对称超级电容器的制备39-49
• 4.1 引言39-40
• 4.2 MnO_2电极材料的制备及表征40-43
• 4.2.1 MnO_2电极材料的制备40
• 4.2.2 MnO_2电极材料的形貌表征40-41
• 4.2.3 MnO_2电极材料的电化学性能研究41-43
• 4.3 以S-Co_3O_4为负极、MnO_2为正极的电容器制备及性能研究43-47
• 4.3.1 非对称超级电容器的制备43-44
• 4.3.2 非对称超级电容器的电化学性能研究44-47
• 4.4 小结47-49
• 第五章 CoS纳米材料的制备及电化学性能研究49-57
• 5.1 引言49-50
• 5.2 CoS纳米材料的制备50-51
• 5.2.1 实验仪器及试剂50
• 5.2.2 实验方法50-51
• 5.3 CoS纳米材料的表征及分析51-53
• 5.4 硫化钴纳米材料的电化学性能测试及研究53-56
• 5.5 小结56-57
• 结论57-59
• 参考文献59-69
• 攻读学位期间发表论文69-71
• 致谢71

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本文编号：897023