宽电压水系超级电容器电极材料的结构调控
发布时间：2020-12-31 07:02
超级电容器具有高功率密度和卓越的稳定性,在载重汽车、交通运输和国防等领域的应用前景性巨大。但低的能量密度限制了其大规模应用。因此,在保持高功率密度的优势下,制备高电压窗口且电容匹配的电极材料以提高器件的能量密度显得尤为重要。在众多电极材料中,过渡金属氧化物具有高电压窗口和高理论比电容等优点成为了研究热点。本论文采用水热法合成并调控了不同过渡金属氧化物电极材料（Fe2O3,MnO2与V2O3）并用于超级电容器。主要研究内容包括:（1）MnO2具有成本低廉、环境友好、来源丰富和电压窗口宽等诸多优点成为热门的超级电容器电极材料。但较差的导电率和稳定性限制了其在超级电容器中广泛应用。本论文以中空的Fe2O3纺锤体为基底,通过水热法在其表面生长MnO2纳米片,最终得到中空松果状的Fe2O3/MnO2纳米异质结构（Fe2O3/MnO2 NHs）正极材料。该设计方法具有以下优点:1)高氧还原性的两种材料（Fe2O3和MnO2）有序的结合增加了电极材料的电容值;2)以空心的Fe2O3纺锤体作为导电基底降低了 Fe2O3/MnO2 NHs电极的内阻,提高了导电率和电压窗口;3)电子在中空分层结构的Fe2...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１不同电能存储设备的Ｒａｇｏｎｅ图
?第１章绪论???１．２．１超级电容器的结构组成??如图１．３所示，超级电容器一般由电极极片、隔膜和电解质构成其中??超级电容器的极片是由集流体与电极材料通过导电剂（乙炔黑、炭黑等）和粘??结剂（聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）、聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）等）等结合形成的。极片内??部粘结性会影响超级电容器器件的内部电阻、导电率、循环稳定性和使用寿命。??集流体应具备化学性质稳定、与电极接触电阻孝不与电解液发生反应、低成??木和易加工等性质。目前常用镍箔、铝片、不锈钢、泡沫镍、碳纸和碳布等材??料作为超级电容器的集流体。电极材料也称活性物质材料，普遍认为电极材料??的性能好坏对超级电容器的性能起着决定性作用，也是目前为止超级电容器研??究最多的部分。隔膜是液态超级电容器中必备成分（部分固态电解质充当隔膜??的作用），主要作用是避免正负极直接接触。为保证超级电容器工作的高效性??和安全性，与电解质不反应、材料在高压不分解和空隙大小与电解质离子匹配??是隔膜的必备条件。目前常用隔膜材料有聚合物类和纤维素类两种类型［？。电??解质也是影响超级电容器性能的关键因素之一，其离子类型与尺寸、电化学稳??定电压窗口及电导率等性质对超级电容器器件的工作电压、能量密度及使用寿??命有着重要影响［２２］。??０－??＾??Ｓ＇］离子＼?．．?￣活性物质Ａ??二?ｋ：：，??正极电解质隔膜?负极??图１．３超级电容器的结构示意图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ．??３??
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本文编号：2949187
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１不同电能存储设备的Ｒａｇｏｎｅ图
?第１章绪论???１．２．１超级电容器的结构组成??如图１．３所示，超级电容器一般由电极极片、隔膜和电解质构成其中??超级电容器的极片是由集流体与电极材料通过导电剂（乙炔黑、炭黑等）和粘??结剂（聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）、聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）等）等结合形成的。极片内??部粘结性会影响超级电容器器件的内部电阻、导电率、循环稳定性和使用寿命。??集流体应具备化学性质稳定、与电极接触电阻孝不与电解液发生反应、低成??木和易加工等性质。目前常用镍箔、铝片、不锈钢、泡沫镍、碳纸和碳布等材??料作为超级电容器的集流体。电极材料也称活性物质材料，普遍认为电极材料??的性能好坏对超级电容器的性能起着决定性作用，也是目前为止超级电容器研??究最多的部分。隔膜是液态超级电容器中必备成分（部分固态电解质充当隔膜??的作用），主要作用是避免正负极直接接触。为保证超级电容器工作的高效性??和安全性，与电解质不反应、材料在高压不分解和空隙大小与电解质离子匹配??是隔膜的必备条件。目前常用隔膜材料有聚合物类和纤维素类两种类型［？。电??解质也是影响超级电容器性能的关键因素之一，其离子类型与尺寸、电化学稳??定电压窗口及电导率等性质对超级电容器器件的工作电压、能量密度及使用寿??命有着重要影响［２２］。??０－??＾??Ｓ＇］离子＼?．．?￣活性物质Ａ??二?ｋ：：，??正极电解质隔膜?负极??图１．３超级电容器的结构示意图。??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ．??３??
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