锰基/碳复合材料制备及电化学性能研究

发布时间：2021-07-21 05:28

　　目前,煤炭和石油等不可再生能源日益消耗,为了解决这一能源危机,开发新能源及设计高性能的储能器件,已成为亟待解决的问题。超级电容器具有高的功率密度、快速充放电速率、较长的循环寿命和低成的特点,因此受到广泛关注。但是,由于超级电容器的比能量密度较低这就大大限制了超级电容器的广泛应用。由于锰材料具有较高的理论比电容、较为丰富的自然存储量以及较低的制备成本等特点而倍受关注。因此,本文通过将主要应用在赝电容电容器上的锰基材料与碳材料相结合,不断优化物质配比和实验条件,最终得到性能最好的、最理想的电极材料,进而提高超级电容器的比能量密度。本实验采用对水钠锰矿材料进行金属银及碳基材料的复合,从而达到改善Mn基电极材料的电容性能的目的。通过简单的水热法以及室温下磁力搅拌的方法,成功实现将银和ZIF-8掺杂到锰基材料中。根据形貌表征及性能测试的实验结果表明,ZIF-8被Mn基材料成功的包覆,增大了材料的电化学活性面积,为离子的吸脱附提供了更多的位点;银的成功掺杂更是提高了整个电极材料的电导率。使得Ag-Mn-ZIF-C制得的电极材料在电流密度为1 A·g^-1时,比电容为177 F·... 

【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】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

各种电能存储系统的比功率-比能量密度对比图（2018年）

图 1-2 超级电容器组成结构图[13]（1）电极材料 由于超级电容器的电化学性能主要取决于所使用的电极材料[14,15]，因此最近几十年，对超级电容器的研究重心更多的是放在对其电极材料的研究上[16-19]。电极材料大体可以分为两类：碳基材料及碳基掺杂的电极材料。而碳基掺杂的电极材料又可以分为：杂原子掺杂、过渡金属或过渡金属氧化物的掺杂、导电聚合物的掺杂等[20-23]。每一种电极材料都具有自己的优缺点，找到一个可以综合各种材料性能的制备方法至关重要。因此，二元以及三元复合的电极材料应运而生，并且它的制备技术也已经渐渐趋向成熟[24]。（2）集流体 集流体，应该具有不参加电极材料的电化学反应，导电性好，性质稳定的特点，目前用的较多的是碳布、泡沫镍、碳纤维、不锈钢网等。还有一些研究者是采用自合成的方式制备导电性优益、比表面积大、孔隙率好并有着较好机械性能的材料作为基底，如钴酸镍纳米线，石墨烯泡沫等[25,26]。（3）电解液 超级电容器的电解液主要包括三类：a、水系电解液，b、有机

同时还能在正负极之间起到相应的电源电动势。隔膜一般会存在大电时会导致电容器发热以及输出电压一定的机械强度和孔隙度，组织成分点，从而避免上述情况的发生。隔膜也合适的隔膜。像纤维素纸等亲水性的隔隔膜比如 Celagrd2400 一般用在有机无纺布、PP 隔膜以及琼脂膜等。工作机理不同的分类方式，根据其储能机理的级电容器，（2）赝电容超级电容器，（器（如图 1-3）

【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器电极材料研究进展[J]. 陈俊蛟,黄英,黄海舰.  材料开发与应用. 2015(01)
[2]超级电容器储能技术及其应用[J]. 张步涵,王云玲,曾杰.  水电能源科学. 2006(05)
[3]超级电容器电极材料研究[J]. 汪形艳,王先友,黄伟国.  电池. 2004(03)

博士论文
[1]钴基超级电容器电极材料微纳结构调控及其电化学性能研究[D]. 王雪兆.郑州大学 2018
[2]金属有机骨架化合物制备复合金属氧化物和多孔碳材料的研究[D]. 陈思如.吉林大学 2015
[3]三维有序大孔硅和锗材料的制备及其光学、电化学性能研究[D]. 刘昕.哈尔滨工业大学 2013
[4]功能化石墨烯的制备、组装及其应用[D]. 徐宇曦.清华大学 2011

硕士论文
[1]高性能碳纤维复合材料的结构设计及其在超级电容器中的应用[D]. 黄俊.南昌大学 2018



本文编号：3294409