几种新型电极材料的制备及电化学储能

发布时间：2017-09-22 08:37

  本文关键词：几种新型电极材料的制备及电化学储能

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【摘要】：电化学储能器件正越来越受到人们的重视,而电极材料是影响电化学储能器件容量、功率密度和能量密度等性能的最重要因素。本论文采用不同的原料和制备方法,将导电聚合物和石墨烯成功的运用至电极材料的制备与改性中,获得了几种新型的复合电极材料,并研究了它们在电化学储能器件领域的性能,具体内容如下：(1)采用了简单的原位聚合法和吸附还原法,制备了硅／聚苯胺／石墨烯三元复合材料。利用聚苯胺构建包覆层,充分缓解硅的体积膨胀效应,同时在材料中加入石墨烯,进一步降低材料内阻,提升硅在锂离子电池中的性能。该三元复合材料在0.2Ag-11的电流密度下循环充放电50次容量值仍有795.3 mAh g-1,证明了聚苯胺与石墨烯增强了硅材料的电化学性能。(2)利用石墨烯、聚吡咯与传统的电池材料锰酸锂构成复合材料,并探讨了该三元复合材料在硫酸锂中的电化学性能。材料的比电容在0.5 Ag-1时可以达到208 Fg-1,远远超过锰酸锂与其他几种二元复合材料在硫酸锂中的比电容,开发了传统锂离子电池材料在超级电容器领域的应用。(3)以水热法和原位聚合法制备了氮掺杂石墨烯/铁酸镍/聚苯胺三元复合材料(NGNP)和氮掺杂石墨烯材料(NGE),并以NGNP作为负极,NGE作为正极,组装了锂离子混合电容器。该混合电容器在功率密度为670 W kg-1时,能量密度可达到53.9Wh kg-1;当功率密度增加至6350 W kg-1时,能量密度可以达到29.3 Wh kg-1。该混合电容器兼具了高能量密度和高功率密度,在未来储能领域有潜在的应用。
【关键词】：电极材料 导电聚合物 石墨烯 电化学 储能器件
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;TM912
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1. 绪论9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 锂离子电池9-13
• 1.2.1 锂离子电池的发展历程9-10
• 1.2.2 锂离子电池的结构10-11
• 1.2.3 锂离子电池工作原理11
• 1.2.4 硅负极材料11-13
• 1.3 超级电容器13-17
• 1.3.1 超级电容器的分类14-15
• 1.3.2 超级电容器的电极材料15-17
• 1.4 锂离子混合超级电容器17-20
• 1.4.1 锂离子混合电容器的工作原理17-19
• 1.4.2 锂离子混合电容器的研究进展19-20
• 1.5 本论文的研究内容及创新点20-22
• 1.5.1 本论文的研究内容20-21
• 1.5.2 本论文的创新点21-22
• 2. 硅/聚苯胺/石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究22-39
• 2.1 前言22-23
• 2.2 实验部分23-25
• 2.2.1 实验试剂23
• 2.2.2 实验仪器23
• 2.2.3 材料制备23-25
• 2.2.4 材料的表征与测试25
• 2.3 结果与讨论25-37
• 2.3.1 Si的刻蚀25-26
• 2.3.2 Si/PANI复合材料26-31
• 2.3.3 Si/G复合材料31-33
• 2.3.4 Si/PANI/G复合材料33-37
• 2.4 本章小结37-39
• 3. 锰酸锂/石墨烯/聚吡咯复合材料的制备及电化学性能研究39-54
• 3.1 前言39
• 3.2 实验部分39-41
• 3.2.1 主要实验试剂39-40
• 3.2.2 主要仪器40
• 3.2.3 材料的制备40-41
• 3.2.4 电极的制备41
• 3.2.5 材料的表征与测试41
• 3.3 结果与讨论41-52
• 3.3.1 锰酸锂材料的性能41-43
• 3.3.2 锰酸锂/石墨烯复合材料的性能43-45
• 3.3.3 锰酸锂/聚苯胺和锰酸锂/聚吡咯的性能45-47
• 3.3.4 锰酸锂/石墨烯/聚苯胺与锰酸锂/石墨烯/聚吡咯复合材料的性能47-50
• 3.3.5 不对称电容器50-52
• 3.4 本章小结52-54
• 4. N-GE/NiFe_2O_4/PANI复合材料在锂离子混合电容器中的应用54-69
• 4.1 前言54-55
• 4.2 实验部分55-57
• 4.2.1 主要实验试剂55
• 4.2.2 实验仪器55-56
• 4.2.3 材料制备56-57
• 4.2.4 材料的表征与测试57
• 4.3 结果与讨论57-67
• 4.3.1 负极材料57-62
• 4.3.2 正极材料62-65
• 4.3.3 锂离子混合电容器的性能65-67
• 4.4 本章小结67-69
• 5 全文总结及展望69-71
• 5.1 全文总结69
• 5.2 展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-80
• 附录80

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本文编号：899834