基于三维钻孔石墨烯水凝胶的超级电容器的研究
发布时间：2020-12-18 15:07
三维钻孔石墨烯水凝胶除了保留了石墨烯原有的高导电性、高比表面积和高机械强度等优点以外,还由于钻孔过程形成了丰富的孔径结构,又因为独特的三维水凝胶结构,有效地防止了石墨烯片层之间的团聚现象。以三维钻孔石墨烯水凝胶为电极材料的超级电容器表现出较高的比电容和优异的倍率性能及循环寿命。虽然以氧化镍为电极材料的超级电容器表现出超高的比电容和能量密度,但是氧化镍较低的导电率导致了其倍率性能和循环寿命较差。将氧化镍与高导电率的石墨烯或碳纳米管相结合,制备了石墨烯@氧化镍和碳纳米管@氧化镍核壳复合材料,并获得了较高的导电性能。本文将从合成三维钻孔石墨烯水凝胶、石墨烯@氧化镍和碳纳米管@氧化镍等高性能的电极材料和组装非对称超级电容器两方面着手,通过提高比电容和扩大电位窗口来增大超级电容器的能量密度。主要研究内容包括以下方面:(1)采用化学还原氧化石墨烯的方法合成三维石墨烯水凝胶,再利用钴催化气化和酸洗过程,制备了三维钻孔石墨烯水凝胶。通过研究分析石墨烯/钴粒子混合物当中钴粒子的质量分数与石墨烯表面钻孔程度之间的关系,获得了一套制备最佳钻孔效果的三维钻孔石墨烯水凝胶的工艺参数。当钴粒子的质量分数为10 w...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２超级电容器的分类
Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?ｃａｒｔｏｎ?Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?ｃａｒｂｏｎ??图１－３电化学双电层电容器示意图。??Ｆｉｇ?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ．??（２）赝电容器??１??Ｉ??ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ?ｓｅｐａｒａｔｏｒ??图１－４赝电容器结构示意图。??Ｆｉｇ?１?－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ．??图１－４为赝电容器结构。与电化学双电层电容器静电存储机制不同，赝电容??器通过法拉第过程储存电荷，其涉及电极和电介质之间的电荷转移［３６］。当在赝??电容器上施加电压时，电极材料发生氧化还原反应，这种过程主要是电荷穿过双??５??
ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ?ｓｅｐａｒａｔｏｒ??图１－４赝电容器结构示意图。??Ｆｉｇ?１?－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ．??图１－４为赝电容器结构。与电化学双电层电容器静电存储机制不同，赝电容??器通过法拉第过程储存电荷，其涉及电极和电介质之间的电荷转移［３６］。当在赝??电容器上施加电压时，电极材料发生氧化还原反应，这种过程主要是电荷穿过双??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of electrolytes on electrochemical properties of graphene sheet covered with polypyrrole thin layer[J]. Ya-meng CAI~(1,2),Zong-yi QIN~1,Long CHEN~2 1.State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials, Donghua University,Shanghai 201620,China; 2.College of Material Science and Engineering,Donghua University,Shanghai 201620,China. Progress in Natural Science:Materials International. 2011(06)
[2]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong. Progress in Natural Science. 2009(03)
本文编号：2924205
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２超级电容器的分类
Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?ｃａｒｔｏｎ?Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?ｃａｒｂｏｎ??图１－３电化学双电层电容器示意图。??Ｆｉｇ?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ．??（２）赝电容器??１??Ｉ??ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ?ｓｅｐａｒａｔｏｒ??图１－４赝电容器结构示意图。??Ｆｉｇ?１?－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ．??图１－４为赝电容器结构。与电化学双电层电容器静电存储机制不同，赝电容??器通过法拉第过程储存电荷，其涉及电极和电介质之间的电荷转移［３６］。当在赝??电容器上施加电压时，电极材料发生氧化还原反应，这种过程主要是电荷穿过双??５??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]Effect of electrolytes on electrochemical properties of graphene sheet covered with polypyrrole thin layer[J]. Ya-meng CAI~(1,2),Zong-yi QIN~1,Long CHEN~2 1.State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials, Donghua University,Shanghai 201620,China; 2.College of Material Science and Engineering,Donghua University,Shanghai 201620,China. Progress in Natural Science:Materials International. 2011(06)
[2]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong. Progress in Natural Science. 2009(03)
本文编号：2924205
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