基于梯形聚合物和氧化石墨烯的超级电容器电极材料制备及性能
发布时间：2021-01-16 03:57
超级电容器,作为一种新型储能设备,由于其具备快速充放电、高功率密度、长的循环寿命等特点,在许多领域都得到广泛地应用,如混合动力汽车、计算机电子设备的储能系统等等。按照其储能机理的不同,主要分为双电层储能和赝电容储能。对于碳材料来说,具有高比表面积和能够与电解质离子进行稳定可逆的氧化还原反应是其作为超级电容器电极材料的关键,一般来说,其赝电容器提供的比电容大于双电层电容器,但赝电容器电极材料的自身导电性较差,循环稳定性不佳,从而限制了它的应用。如何将碳材料的双电层电容和赝电容特性的优点最大限度发挥是目前碳基超级电容器电极材料亟待解决的问题之一。由对苯二酚和甲醛为原料合成的梯形聚合物材料具有高比表面积、丰富的表面含氧官能团等诸多优点,兼具双电层电容和赝电容的特性,在用作储能设备方面显示出了巨大潜力,但其导电性不佳,使得其超级电容器的性能无法更大限度的发挥;同样地,氧化石墨烯也是一种具有巨大潜力的赝电容电极材料,由于其结构特性,在一定温度条件下处理后导电性远高于碳纳米带,缺点是在范德华力的作用下易于发生团聚使比表面积大幅减小,这也限制了它作为电极材料的应用。我们利用改进的Hummers法合成...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同电化学储能系统的Ragone图[7]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-10-决于相应电极材料的物理性质和化学性质。（1）双电层电容器十九世纪时德国物理学家Helmholtz最先提出了双电层理论[9]，双电层模型认为带正负相反的两种电荷分别分布在电极/电解液界面两侧，且分开单原子的距离，进而产生了电位差。加入外电场后，电解液中的正负离子会迅速向两极积累，并在靠近电极的表面形成紧密的电荷层，是为双电层(双电层电容器模型如图1-2)。在充放电的过程当中实现了电子和电解液中正负离子的转移，在此过程中几乎不发生氧化还原反应，没有相变的发生，因此双电层电容器有很长的循环寿命[14,15]。而且双电层间的正负电荷仅分开了单原子的距离，远小于传统平行板电容器两板间距，所以其电荷转移速度更快，容量也更高。常用的双电层电容器的电极材料为具有高比表面积的碳材料，如碳气凝胶、活性炭、碳纳米管、纳米碳纤维以及石墨烯等[16-19]。图1-3给出了各种正电荷表面的双电层模型。图1-2双电层电容器模型图1-3在水系电解液中带正电荷的电极/电解液界面形成的双电层[20]a)Helmoholtz模型；b)Gouy-Chapman模型；c)Stern模型
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-10-决于相应电极材料的物理性质和化学性质。（1）双电层电容器十九世纪时德国物理学家Helmholtz最先提出了双电层理论[9]，双电层模型认为带正负相反的两种电荷分别分布在电极/电解液界面两侧，且分开单原子的距离，进而产生了电位差。加入外电场后，电解液中的正负离子会迅速向两极积累，并在靠近电极的表面形成紧密的电荷层，是为双电层(双电层电容器模型如图1-2)。在充放电的过程当中实现了电子和电解液中正负离子的转移，在此过程中几乎不发生氧化还原反应，没有相变的发生，因此双电层电容器有很长的循环寿命[14,15]。而且双电层间的正负电荷仅分开了单原子的距离，远小于传统平行板电容器两板间距，所以其电荷转移速度更快，容量也更高。常用的双电层电容器的电极材料为具有高比表面积的碳材料，如碳气凝胶、活性炭、碳纳米管、纳米碳纤维以及石墨烯等[16-19]。图1-3给出了各种正电荷表面的双电层模型。图1-2双电层电容器模型图1-3在水系电解液中带正电荷的电极/电解液界面形成的双电层[20]a)Helmoholtz模型；b)Gouy-Chapman模型；c)Stern模型
本文编号：2980116
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同电化学储能系统的Ragone图[7]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-10-决于相应电极材料的物理性质和化学性质。（1）双电层电容器十九世纪时德国物理学家Helmholtz最先提出了双电层理论[9]，双电层模型认为带正负相反的两种电荷分别分布在电极/电解液界面两侧，且分开单原子的距离，进而产生了电位差。加入外电场后，电解液中的正负离子会迅速向两极积累，并在靠近电极的表面形成紧密的电荷层，是为双电层(双电层电容器模型如图1-2)。在充放电的过程当中实现了电子和电解液中正负离子的转移，在此过程中几乎不发生氧化还原反应，没有相变的发生，因此双电层电容器有很长的循环寿命[14,15]。而且双电层间的正负电荷仅分开了单原子的距离，远小于传统平行板电容器两板间距，所以其电荷转移速度更快，容量也更高。常用的双电层电容器的电极材料为具有高比表面积的碳材料，如碳气凝胶、活性炭、碳纳米管、纳米碳纤维以及石墨烯等[16-19]。图1-3给出了各种正电荷表面的双电层模型。图1-2双电层电容器模型图1-3在水系电解液中带正电荷的电极/电解液界面形成的双电层[20]a)Helmoholtz模型；b)Gouy-Chapman模型；c)Stern模型
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-10-决于相应电极材料的物理性质和化学性质。（1）双电层电容器十九世纪时德国物理学家Helmholtz最先提出了双电层理论[9]，双电层模型认为带正负相反的两种电荷分别分布在电极/电解液界面两侧，且分开单原子的距离，进而产生了电位差。加入外电场后，电解液中的正负离子会迅速向两极积累，并在靠近电极的表面形成紧密的电荷层，是为双电层(双电层电容器模型如图1-2)。在充放电的过程当中实现了电子和电解液中正负离子的转移，在此过程中几乎不发生氧化还原反应，没有相变的发生，因此双电层电容器有很长的循环寿命[14,15]。而且双电层间的正负电荷仅分开了单原子的距离，远小于传统平行板电容器两板间距，所以其电荷转移速度更快，容量也更高。常用的双电层电容器的电极材料为具有高比表面积的碳材料，如碳气凝胶、活性炭、碳纳米管、纳米碳纤维以及石墨烯等[16-19]。图1-3给出了各种正电荷表面的双电层模型。图1-2双电层电容器模型图1-3在水系电解液中带正电荷的电极/电解液界面形成的双电层[20]a)Helmoholtz模型；b)Gouy-Chapman模型；c)Stern模型
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