新型钨酸盐基超级电容器电极材料的制备与研究
本文选题:超级电容器 + 钨酸盐 ; 参考:《中国地质大学(北京)》2017年硕士论文
【摘要】:超级电容器是一种新型储能装置,具有较高的能量密度、功率密度并且对环境友好等优点,近年来备受关注。在具有较大比表面积及较丰富活性位点的电极材料会有效提升超级电容器电化学性能,因此超级电容器电极材料的研究对于推动新能源装置的发展具有重要意义。本文采用水热共沉淀法制备直接生长于集流体的过渡金属钨酸盐超级电容器电极材料,探索表面活性剂的引入对于过渡金属钨酸盐电极材料的形貌及电化学性能影响。具体研究内容如下:(1)采用水热共沉淀法制备直接生长于集流体表面的CoWO_4/ZnWO_4体系超级电容器电极材料,在制备中通过控制表面活性剂的引入,探讨表面活性剂对此体系超级电容器电极材料的电化学性能影响。成功制备出具有层板状结构和羽毛状结构的CoWO_4/ZnWO_4电极材料。在1 A g~(-1)电流密度下两种形貌电极材料的比电容量分别达到了1352.42 F g~(-1)和2705.23 F g~(-1),羽毛状结构的电极材料在20 A g~(-1)的大电流密度下进行循环充放电3000次后,其比电容仍可保持900 F g~(-1)左右。(2)采用水热法成功制备出直接生长于集流体表面的NiWO_4/ZnWO_4赝电容器电极材料,CTAB的引入使得此体系电极材料具有更为均匀的交联针状结构,在集流体表面分散均匀且致密。这种形貌上的改变体使得此材料具有更大的比电容量和更优秀的倍率特性。在1A g~(-1)电流密度下,制备过程中使用CTAB辅助制备的电极材料比电容量则为1578.21 F g~(-1),是未使用CTAB的电极材料其比电容量的1.47倍。说明就此体系而言,表面活性剂的添加可以改变制备电极材料的形貌结构,从而使得比电容产生较大提升。(3)在采用直接水热法制备NiWO_4/CoWO_4超级电容器电极材料时,未引入表面活性剂CTAB的样品表现出了更加优异的电化学性能,除具有较大比电容容量以外倍率性能较为出色,并且相较于添加CTAB制备的电极材料具有更小的电阻,因此具有较好的应用前景及发展潜力。
[Abstract]:Supercapacitor is a new type of energy storage device, which has the advantages of high energy density, power density and environmental friendliness. Electrode materials with large specific surface area and abundant active sites will effectively improve the electrochemical performance of supercapacitors, so the study of electrode materials for supercapacitors is of great significance to promote the development of new energy devices. In this paper, the electrode materials of transition metal tungstate supercapacitors were prepared by hydrothermal coprecipitation method. The influence of surfactant on the morphology and electrochemical properties of transition metal tungstate electrode materials was investigated. The specific research contents are as follows: (1) the electrode materials of CoWO_4/ZnWO_4 system supercapacitors grown directly on the surface of fluid collection were prepared by hydrothermal coprecipitation method, and the introduction of surfactants was controlled in the preparation. The effect of surfactants on the electrochemical properties of electrode materials for supercapacitors in this system was investigated. CoWO_4/ZnWO_4 electrode materials with lamellar and featherlike structures were successfully prepared. At the current density of 1 A g ~ (-1), the specific capacitance of the two kinds of morphologic electrode materials reached 1352.42 F / g ~ (-1) and 2705.23 F / g ~ (-1) respectively, and the feathered structure electrode materials were recharged and discharged 3000 times at the high current density of 20 A g ~ (-1). The specific capacitance can still be maintained at about 900F / g ~ (-1). (2) the NiWO_4/ZnWO_4 pseudo-capacitor electrode material grown directly on the surface of the collector was successfully prepared by hydrothermal method. The introduction of the electrode material made the electrode material of the system have a more uniform cross-linking needle-like structure. It is uniformly dispersed and dense on the surface of collecting fluid. This morphologic change makes the material have larger specific capacitance and better rate characteristics. At the current density of 1A g / g ~ (-1), the specific capacitance of the electrode material with CTAB assisted preparation is 1578.21 F / g ~ (-1), which is 1.47 times of that of the electrode material without CTAB. The results show that the addition of surfactant can change the morphology and structure of the electrode material, which makes the specific capacitance increase greatly.) in the preparation of NiWO_4/CoWO_4 supercapacitor electrode material by direct hydrothermal method, the surface active agent can change the morphology and structure of the electrode material. The samples without surfactant CTAB showed more excellent electrochemical performance than those with larger capacitance capacity and smaller resistances than the electrode materials prepared by adding CTAB. Therefore, it has a good application prospect and development potential.
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM53
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本文编号:1919357
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