锰基氧化物自支撑电极的设计、制备及电化学性能研究
发布时间：2021-04-16 20:58
与金属离子电池相比,超级电容器具有更高的功率密度和优异的循环稳定性,是能源存储研究领域的明星器件。水系超级电容器作为一种安全性高、环境友好和成本优势明显的储能器件,具有巨大的开发价值和应用潜力。然而,由于其能量密度（E）偏低——通常在5到15 Wh kg–1之间,提高E是促进其应用的关键。根据公式E=1/2 CV2,通过增加比电容（C）和拓宽电压窗口（V）可以提高超级电容器的能量密度。在众多材料中,部分过渡金属氧化物因较高的理论容量和环境友好性,成为超级电容器研究常被选用的电极材料。然而,体相的金属氧化物材料由于本征电导率低、比表面积小和体相利用率差等缺点,严重限制了其储能性能的展现。为了解决上述问题,通常采用将金属氧化物纳米结构化并与高电导率的碳材料结合构建复合结构的策略。在相关文献系统调研、认真梳理总结的基础上,本论文以过渡金属锰基氧化物为研究对象,将其与高电导率的碳材料进行有机结合,开展了复合自支撑电极的设计、制备工作,并对其电化学性能以及在水系超级电容器中的应用进行了较为系统的研究。本论文的主要研究工作包括:（1）石墨纸上分级互连多孔...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器和金属离子电池的Ragone对比图[24]
兰州大学硕士学位锰基氧化物自支撑电极的设计、制备及电化学性能研究3图1.2超级电容器器件结构：（a）器件封装结构；（b）理论模型结构[25]1.4超级电容器电极材料的分类图1.3超级电容器电极材料不同的储存机理示意图及其循环伏安曲线和恒流放电曲线：（a）碳颗粒存储电荷的机理图；（b）多孔碳存储电荷的机理图；（c）RuO2存储电荷的机理图；（d）Li+离子插入电极材料层间存储电荷的机理图；（e）电容型材料的循环伏安曲线；（f）电池型材料的循环伏安曲线；（g）MnO2材料在块体和纳米尺度下的恒电流放电曲线；（h）LiCoO2材料在块体和纳米尺度下的恒电流放电曲线[31]超级电容器的电极材料众多，不同体系的电极材料具有不同的存储机理，即使是同一材料，在不同的电解液中其也会表现出不同的存储机理。为了深入了解超级电容器的存储机理，以及深度开发电极材料的储能性能，通常利用电极材料在相应电解液中测试的循环伏安曲线和恒流充放电曲线来具体量化超级电容器的一些性能参数。同时，不同的曲线类型也反映着电极材料不同的储能机理。依
兰州大学硕士学位锰基氧化物自支撑电极的设计、制备及电化学性能研究3图1.2超级电容器器件结构：（a）器件封装结构；（b）理论模型结构[25]1.4超级电容器电极材料的分类图1.3超级电容器电极材料不同的储存机理示意图及其循环伏安曲线和恒流放电曲线：（a）碳颗粒存储电荷的机理图；（b）多孔碳存储电荷的机理图；（c）RuO2存储电荷的机理图；（d）Li+离子插入电极材料层间存储电荷的机理图；（e）电容型材料的循环伏安曲线；（f）电池型材料的循环伏安曲线；（g）MnO2材料在块体和纳米尺度下的恒电流放电曲线；（h）LiCoO2材料在块体和纳米尺度下的恒电流放电曲线[31]超级电容器的电极材料众多，不同体系的电极材料具有不同的存储机理，即使是同一材料，在不同的电解液中其也会表现出不同的存储机理。为了深入了解超级电容器的存储机理，以及深度开发电极材料的储能性能，通常利用电极材料在相应电解液中测试的循环伏安曲线和恒流充放电曲线来具体量化超级电容器的一些性能参数。同时，不同的曲线类型也反映着电极材料不同的储能机理。依
【参考文献】：
期刊论文
[1]赝电容型超级电容器电极材料研究进展[J]. 孙银,黄乃宝,王东超,詹溯,李瑞超. 电源技术. 2018(05)
[2]柔性自支撑介孔碳纳米纤维的制备及其在超级电容器电极上的应用[J]. 时志强,靳国强,王静,张进. 天津工业大学学报. 2017(05)
[3]Effect of rGO Coating on Interconnected Co3O4 Nanosheets and Improved Supercapacitive Behavior of Co3O4/rGO/NF Architecture[J]. Tinghui Yao,Xin Guo,Shengchun Qin,Fangyuan Xia,Qun Li,Yali Li,Qiang Chen,Junshuai Li,Deyan He. Nano-Micro Letters. 2017(04)
[4]超级电容器及其在电力系统中的应用[J]. 吴俊杰,周舟,查方林,何铁祥,冯兵. 电源技术. 2016(10)
[5]碳基三维自支撑超级电容器电极材料研究进展[J]. 何水剑,陈卫. 电化学. 2015(06)
[6]新能源产品的应用原理分析[J]. 李海涛,钟媛,李觐辰. 科技创业月刊. 2014(02)
[7]超级电容器工作原理及应用[J]. 刘晓臣. 电子产品可靠性与环境试验. 2012(S1)
[8]超级电容器应用展望[J]. 刘春娜. 电源技术. 2010(09)
[9]中国化石能源使用可持续性评估——基于1990～2006年数据[J]. 赵震宇,宋冬林. 地理科学. 2010(01)
[10]基于系统论的世界能源空间格局分析[J]. 朱孟珏,陈忠暖,蔡国田. 地理科学进展. 2008(05)
本文编号：3142161
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器和金属离子电池的Ragone对比图[24]
兰州大学硕士学位锰基氧化物自支撑电极的设计、制备及电化学性能研究3图1.2超级电容器器件结构：（a）器件封装结构；（b）理论模型结构[25]1.4超级电容器电极材料的分类图1.3超级电容器电极材料不同的储存机理示意图及其循环伏安曲线和恒流放电曲线：（a）碳颗粒存储电荷的机理图；（b）多孔碳存储电荷的机理图；（c）RuO2存储电荷的机理图；（d）Li+离子插入电极材料层间存储电荷的机理图；（e）电容型材料的循环伏安曲线；（f）电池型材料的循环伏安曲线；（g）MnO2材料在块体和纳米尺度下的恒电流放电曲线；（h）LiCoO2材料在块体和纳米尺度下的恒电流放电曲线[31]超级电容器的电极材料众多，不同体系的电极材料具有不同的存储机理，即使是同一材料，在不同的电解液中其也会表现出不同的存储机理。为了深入了解超级电容器的存储机理，以及深度开发电极材料的储能性能，通常利用电极材料在相应电解液中测试的循环伏安曲线和恒流充放电曲线来具体量化超级电容器的一些性能参数。同时，不同的曲线类型也反映着电极材料不同的储能机理。依
兰州大学硕士学位锰基氧化物自支撑电极的设计、制备及电化学性能研究3图1.2超级电容器器件结构：（a）器件封装结构；（b）理论模型结构[25]1.4超级电容器电极材料的分类图1.3超级电容器电极材料不同的储存机理示意图及其循环伏安曲线和恒流放电曲线：（a）碳颗粒存储电荷的机理图；（b）多孔碳存储电荷的机理图；（c）RuO2存储电荷的机理图；（d）Li+离子插入电极材料层间存储电荷的机理图；（e）电容型材料的循环伏安曲线；（f）电池型材料的循环伏安曲线；（g）MnO2材料在块体和纳米尺度下的恒电流放电曲线；（h）LiCoO2材料在块体和纳米尺度下的恒电流放电曲线[31]超级电容器的电极材料众多，不同体系的电极材料具有不同的存储机理，即使是同一材料，在不同的电解液中其也会表现出不同的存储机理。为了深入了解超级电容器的存储机理，以及深度开发电极材料的储能性能，通常利用电极材料在相应电解液中测试的循环伏安曲线和恒流充放电曲线来具体量化超级电容器的一些性能参数。同时，不同的曲线类型也反映着电极材料不同的储能机理。依
【参考文献】：
期刊论文
[1]赝电容型超级电容器电极材料研究进展[J]. 孙银,黄乃宝,王东超,詹溯,李瑞超. 电源技术. 2018(05)
[2]柔性自支撑介孔碳纳米纤维的制备及其在超级电容器电极上的应用[J]. 时志强,靳国强,王静,张进. 天津工业大学学报. 2017(05)
[3]Effect of rGO Coating on Interconnected Co3O4 Nanosheets and Improved Supercapacitive Behavior of Co3O4/rGO/NF Architecture[J]. Tinghui Yao,Xin Guo,Shengchun Qin,Fangyuan Xia,Qun Li,Yali Li,Qiang Chen,Junshuai Li,Deyan He. Nano-Micro Letters. 2017(04)
[4]超级电容器及其在电力系统中的应用[J]. 吴俊杰,周舟,查方林,何铁祥,冯兵. 电源技术. 2016(10)
[5]碳基三维自支撑超级电容器电极材料研究进展[J]. 何水剑,陈卫. 电化学. 2015(06)
[6]新能源产品的应用原理分析[J]. 李海涛,钟媛,李觐辰. 科技创业月刊. 2014(02)
[7]超级电容器工作原理及应用[J]. 刘晓臣. 电子产品可靠性与环境试验. 2012(S1)
[8]超级电容器应用展望[J]. 刘春娜. 电源技术. 2010(09)
[9]中国化石能源使用可持续性评估——基于1990～2006年数据[J]. 赵震宇,宋冬林. 地理科学. 2010(01)
[10]基于系统论的世界能源空间格局分析[J]. 朱孟珏,陈忠暖,蔡国田. 地理科学进展. 2008(05)
本文编号：3142161
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