当前位置:主页 > 科技论文 > 电气论文 >

过渡金属化合物复合电极材料的可控制备及其超电容储能性能研究

发布时间:2018-02-27 19:53

  本文关键词: 超级电容器 分级纳米结构 电池型材料 电极材料 复合材料 出处:《浙江理工大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:日常生活中,人们对电动汽车和便携式电子设备的兴趣不断飙升,为了满足实际需求,开发新能源存储设备,是我们必须研究的重要课题。超级电容器,又称为电化学电容器,因其具有与锂离子电池和燃料电池互补的优点,例如,高的功率密度、快速的充放电性能、较长的使用寿命、较高的安全性和环境友好兼容性等,已经成为人们设想最有发展前途之一的新能源存储设备。然而,许多电池电极材料其本身具有较低的导电率和储能容量以及较差的倍率性能和稳定性等缺点,因而大大限制了其在超级电容器方面的广泛应用。因此,在本文中,我们介绍几种简单的合成路线用于制备新型电极材料,利用该新型材料理想的微观结构和化学组分来提高材料在使用过程的利用率、离子扩散以及电子传递能力,进而改善材料的不足之处。论文的主要内容如下:(1)通过两步制备法在泡沫镍上生长三维网状的多孔Ni-Mo-O纳米薄片阵列。结果显示,合成的Ni-Mo-O纳米片阵列在电流密度为1 A/g时具有很高的质量比容量,最高可达138.7 m Ah/g,这比纯的NiO纳米片(在1 A/g下为22.3m Ah/g)高很多。另外,Ni-Mo-O纳米片具有很好的倍率性能和显著的循环稳定性,经过5000次循环后其容量还能保持起始值的77.7%。(2)通过两步制备法在泡沫镍上生长三维网状分级的NiCo_2O_4@NiMoO_4核壳纳米线/纳米片阵列。结果显示,合成的NiCo_2O_4@NiMo O_4复合电极在电流密度为10 m A/cm2时具有很高的面积比容量,最高可达805.6μAh/cm2,且具有优异的倍率性能,当电流密度从10 m A/cm2增加到80 m A/cm2时,比容量仍为起始值的83.6%。另外,该电极具有显著的循环稳定性,经过5000次循环,比容量仍有循环前的81.3%。与此同时,使用NiCo_2O_4@NiMoO_4电极材料组装的非对称超级电容器器件,最高电容值为1.54 F/cm2,能量密度最高可达5.64 m Wh/cm3。(3)通过多步制备法在泡沫镍上生长三维网状分级的NiCo_2S_4@Ni(OH)_2核壳纳米线/纳米片阵列。结果显示,合成的NiCo_2S4@Ni(OH)_2复合电极在电流密度为5 m A/cm2时具有很高的质量比容量和面积比容量,最高值分别为240.3 m Ah/g和680μAh/cm2。具有优异的倍率性能,当电流密度从5 m A/cm2增加到100 m A/cm2时,比容量仍为起始值的94.9%。并且,该电极具有显著的循环稳定性,在40 m A/cm2下循环2000次,比容量仍有循环前的81.4%。另外,使用NiCo_2S_4@Ni(OH)_2电极材料组装的非对称液态混合超级电容器器件,最高的能量密度功率密度分别为53.3 Wh/kg和6420 W/kg,同时具有优异的循环稳定性,经过2000次循环,比电容仍为循环前的98.8%。
[Abstract]:In daily life, people's interest in electric vehicles and portable electronic devices is soaring, in order to meet the actual needs, the development of new energy storage devices, is an important subject we must study. Supercapacitors, also known as electrochemical capacitors, Because of its complementary advantages with lithium-ion batteries and fuel cells, such as high power density, fast charge-discharge performance, long service life, high safety and environment-friendly compatibility, etc. It has become one of the most promising new energy storage devices. However, many battery electrode materials have the disadvantages of low conductivity and energy storage capacity, poor rate performance and stability, etc. Therefore, in this paper, we introduce several simple synthetic routes for the preparation of new electrode materials. The ideal microstructure and chemical composition of the new material are used to improve the utilization ratio, ion diffusion and electron transfer ability of the material. The main contents of this paper are as follows: 1) Three-dimensional porous Ni-Mo-O nanocrystalline arrays were grown on nickel foam by two-step preparation method. The synthesized Ni-Mo-O nanochip arrays have high mass specific capacity at current density of 1 A / g. Up to 138.7 m / g, which is much higher than pure NiO nanocrystals (22.3 Ah/ g at 1 A / g). In addition, Ni-Mo-O nanocrystals have good rate performance and remarkable cyclic stability. After 5, 000 cycles, the volume of NiCo_2O_4@NiMoO_4 nanowires / nanowires was maintained at 77.7 / 2 of the initial value.) Three-dimensional reticulated NiCo_2O_4@NiMoO_4 core-shell nanowires / nanowires were grown on nickel foam by a two-step preparation method. The synthesized NiCo_2O_4@NiMo O _ 4 composite electrode has a high area specific capacity at a current density of 10 Ma / cm ~ 2, up to 805.6 渭 Ah路 路cm ~ 2, and excellent rate performance. When the current density is increased from 10 Ma / cm ~ 2 to 80 Ma / cm ~ 2, the specific capacity is still 83.6% of the initial value. The electrode has remarkable cyclic stability. After 5000 cycles, the specific capacity of the electrode is still 81.3. At the same time, the asymmetric supercapacitor device is assembled using NiCo_2O_4@NiMoO_4 electrode materials. The maximum capacitance is 1.54 F / cm ~ (2) and the maximum energy density is 5.64 m / cm ~ (3) 路cm ~ (3)) Three-dimensional reticulated NiCo_2S_4@Ni(OH)_2 core-shell nanowires / nanowires are grown on nickel foam by multi-step preparation method. The results show that the maximum energy density is 5.64 m / cm ~ (-3). The synthesized NiCo_2S4@Ni(OH)_2 composite electrode has high mass specific capacity and high area specific capacity at a current density of 5 Ma / cm ~ 2, the highest values are 240.3 m Ah/g and 680 渭 Ahp 路cm ~ 2, respectively. The composite electrode has excellent rate performance. When the current density is increased from 5 Ma / cm ~ 2 to 100 Ma / cm ~ 2, The specific capacity is still 94. 9% of the initial value. Moreover, the electrode has remarkable cycle stability, at 40 Ma / cm 2, the specific capacity is still 81.4. In addition, the NiCo_2S_4@Ni(OH)_2 electrode material is used to assemble asymmetric liquid hybrid supercapacitor devices. The highest energy density power density is 53.3 Wh/kg and 6420 W / kg, respectively, and has excellent cycle stability. After 2 000 cycles, the specific capacitance is still 98.8%.
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB33;TM53

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 顾则呜;二硫属过渡金属化合物的结构与润滑性能的关系的初步探讨[J];固体润滑;1982年03期

2 沈伊民,李伯符,孙家钟;过渡金属化合物能谱的理论计算[J];物理化学学报;1991年04期

3 沈伊民,李伯符,孙家钟;正八面体过渡金属化合物能谱的理论计算Ⅱ.[J];无机化学学报;1992年02期

4 李学奎,沈伊民,李伯符,孙家锺;正八面体过渡金属化合物能谱计算的程序设计[J];高等学校化学学报;1992年03期

5 刘汉钦;过渡金属化合物的核磁共振[J];波谱学杂志;1995年05期

6 钟寿仁;油田作业中使用的化学品[J];石油与天然气化工;1991年02期

7 王克强;过渡金属化合物晶格能的计算[J];达县师专学报;1994年02期

8 孙波,赵莹,徐怡庄,吴瑾光,徐光宪,王笃金,蔡远利,徐端夫;2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙烷磺酸过渡金属化合物红外光谱研究[J];光谱学与光谱分析;2001年01期

9 张明昕,吴克琛,刘彩萍,韦永勤;密度泛函交换关联势与过渡金属化合物光学非线性的计算研究[J];物理学报;2005年04期

10 关烨第,尚振海,王振英,李连顺;旋光性有机过渡金属化合物的研究 Ⅰ.旋光性取代苯亚甲基-α-苯乙胺与钯(Ⅱ)形成的螯合物的研究[J];北京大学学报(自然科学版);1986年02期

相关会议论文 前9条

1 李文洁;洪茂椿;刘汉钦;;用INDO-CI方法计算钼和铬的卤氧化物的g因子[A];第九届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1996年

2 余乐书;丰慧;胡征;;原位氯化物产生法合成铬基化合物纳米结构[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年

3 马利福;孔媛;义建军;汪红丽;豆秀丽;黄启谷;杨万泰;;多齿杂环苯亚酰胺基桥联咪唑类配体过渡金属化合物催化乙烯聚合的研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年

4 张红艳;殷鹏刚;;二氧化钛表面增强拉曼光谱的研究[A];第十七届全国光散射学术会议摘要文集[C];2013年

5 谢秀兰;刘执平;刘汉钦;;半经验的FPT CNINDO方法计算[MoO_nS_(4-n)]~(2-)系列中~(95)Mo的化学屏蔽[A];第七届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1992年

6 李曹;高念;高惠芳;顾宜;;过渡金属化合物提高苯并恶嗪耐热性能的研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年

7 吴达旭;翁林红;卢灿忠;康北笙;刘汉钦;;含硫邻苯二酚配体的过渡金属化合物的~1H-NMR研究[A];第五届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1988年

8 王博文;李养贤;张智祥;;稀土-过渡金属化合物和相图数据库[A];第十届全国相图学术会议论文集[C];2000年

9 付拯江;李兆杰;张文彪;郭生梅;蔡琥;;Pd催化羧酸脱羧形成C-S键[A];中国化学会2013年中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2013年

相关博士学位论文 前10条

1 王霞;过渡金属化合物微纳结构的构筑及性能研究[D];北京理工大学;2015年

2 张霄鹏;过渡金属化合物光谱研究[D];中国科学技术大学;2004年

3 周虎;八氰基镧系金属和过渡金属化合物的设计合成与性能研究[D];扬州大学;2013年

4 甄军锋;过渡金属硼化物和硫化物的光谱研究[D];中国科学技术大学;2010年

5 徐源慧;钙钛矿型过渡金属化合物的电子和磁性质的第一性原理研究[D];燕山大学;2012年

6 郭静茹;过渡金属氧化物和氢化物的光谱研究[D];中国科学技术大学;2005年

7 赵志颖;过渡金属化合物的低温热传导与磁转变[D];中国科学技术大学;2013年

8 赵嘉峰;过渡金属化合物的电子结构研究与调制[D];复旦大学;2009年

9 张丹丹;水溶过渡金属化合物催化脱氢反应的理论研究[D];吉林大学;2015年

10 齐燕飞;功能化多金属钒酸盐的控制合成、结构和性质研究[D];东北师范大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 李飞光;1,3,5-三氮杂戊二烯主族、过渡金属化合物的合成与结构研究[D];山西大学;2015年

2 黄海华;过渡金属化合物相转变的第一性原理计算[D];吉林大学;2016年

3 孙肖朋;有机膦酸构筑的多钼氧簇过渡金属化合物的合成、结构及性质[D];河南大学;2016年

4 程丁;过渡金属化合物复合电极材料的可控制备及其超电容储能性能研究[D];浙江理工大学;2017年

5 陶阿丽;水热法制备过渡金属化合物[D];安徽师范大学;2007年

6 高坤;有机过渡金属化合物反应体系的理论研究[D];辽宁师范大学;2006年

7 刘阳;有机过渡金属化合物反应体系的理论研究[D];辽宁师范大学;2003年

8 梁中强;层状前体法过渡金属化合物的制备及储锂性能研究[D];北京化工大学;2014年

9 马利福;新型过渡金属化合物的合成及其催化烯烃聚合的研究[D];北京化工大学;2009年

10 刘玉霞;关于钌、亚甲硅基钨过渡金属化合物参与反应的机理理论研究[D];曲阜师范大学;2009年



本文编号:1544091

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/1544091.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户add9a***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com