钴酸镁电极材料的可控合成及其电化学性能研究
发布时间：2021-09-03 16:32
超级电容器作为一种新兴的储能装置,具有功率密度高、充放电速率快、使用寿命长以及环境友好等优势,在混合动力汽车、紧急照明系统和备用电源等领域得到广泛应用。然而较低的能量密度限制了超级电容器的进一步发展,开发高性能的电极材料成为解决这一问题的关键。二元过渡金属氧化物MgCo2O4因其价格低廉、环境友好、并且理论比电容较高（3122 F/g）而引起广泛关注。本文旨在合成具有优异电化学性能的MgCo2O4电极材料,主要工作如下:（1）在150oC下进行15 h水热反应,并在400oC下煅烧3 h后成功合成了花状MgCo2O4电极材料,利用SEM技术表征了反应温度、反应时间以及尿素用量对产物形貌的影响。花状MgCo2O4电极在1 A/g下具有749.2 F/g的比电容;当电流密度增加至15 A/g时,倍率为73.3%;在5 A/g下进行连续5000次充放电后...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种典型能量存储装置的能量密度和对应功率密度的Ragone图[9]
中北大学学位论文2图1-1几种典型能量存储装置的能量密度和对应功率密度的Ragone图[9]Fig.1-1Ragoneplotfordifferentenergystoragetechnologies[9]图1-2超级电容器的结构示意图[11]Fig.1-2Schematicrepresentationofsupercapacitor[11]1.2超级电容器概述首个有关SCs概念可以追溯到19世纪，由德国物理学家HermannvonHelmholtz提出[12]。直到1957年，通用电气公司申请了基于双层电容结构的专利，这项技术才逐渐
中北大学学位论文3引起关注。该装置以多孔碳材料为电极材料，利用双层电容机制进行充电[13]。时至今日，性能显著提升的SCs成为最具潜力的能量存储装置，根据储能机制将其可以分为两类：双电层电容器和赝电容器，下面分别进行简要介绍。1.2.1双电层电容器双电层电容器充放电期间电极材料和电解液的界面处不存在电荷转移，如图1-3所示[14]。当施加电压时，一个电极带正电，另一电极带负电，电解液中溶剂化的离子被吸引到带相反电荷的电极表面，形成由电极一侧的电荷和电解液一侧的离子组成的“双电层”结构。完全可逆的电荷积聚过程不涉及化学反应，避免了电解液的分解或浓度变化问题，并且电极材料在使用过程中不会发生体积变化，使得双电层电容器具备优良的稳定性能和长期使用寿命。图1-3双电层电容器充放电过程示意图[14]Fig.1-3Schematicillustrationofthecharging/dischargingprocessinadouble-layersupercapacitor[14]1.2.2赝电容器赝电容器基于在电极材料表面以及体相中发生快速可逆的法拉第氧化还原反应而存储能量，图1-4为其储能过程示意图[14]。受反应动力学的控制，法拉第反应的进行一般要慢于非法拉第过程，导致赝电容器的充放电速率以及循环寿命呈现下降趋势。化学反应的引入同样会带来电解液消耗以及电极材料体积变化等问题，从而影响赝电容器性能。尽管如此，赝电容器仍然可以提供比双电层电容器更高的比电容和能量密度，并且
【参考文献】：
博士论文
[1]金属氧化物以及复合材料的制备与超级电容器性能的研究[D]. 罗杨.吉林大学 2018
本文编号：3381464
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种典型能量存储装置的能量密度和对应功率密度的Ragone图[9]
中北大学学位论文2图1-1几种典型能量存储装置的能量密度和对应功率密度的Ragone图[9]Fig.1-1Ragoneplotfordifferentenergystoragetechnologies[9]图1-2超级电容器的结构示意图[11]Fig.1-2Schematicrepresentationofsupercapacitor[11]1.2超级电容器概述首个有关SCs概念可以追溯到19世纪，由德国物理学家HermannvonHelmholtz提出[12]。直到1957年，通用电气公司申请了基于双层电容结构的专利，这项技术才逐渐
中北大学学位论文3引起关注。该装置以多孔碳材料为电极材料，利用双层电容机制进行充电[13]。时至今日，性能显著提升的SCs成为最具潜力的能量存储装置，根据储能机制将其可以分为两类：双电层电容器和赝电容器，下面分别进行简要介绍。1.2.1双电层电容器双电层电容器充放电期间电极材料和电解液的界面处不存在电荷转移，如图1-3所示[14]。当施加电压时，一个电极带正电，另一电极带负电，电解液中溶剂化的离子被吸引到带相反电荷的电极表面，形成由电极一侧的电荷和电解液一侧的离子组成的“双电层”结构。完全可逆的电荷积聚过程不涉及化学反应，避免了电解液的分解或浓度变化问题，并且电极材料在使用过程中不会发生体积变化，使得双电层电容器具备优良的稳定性能和长期使用寿命。图1-3双电层电容器充放电过程示意图[14]Fig.1-3Schematicillustrationofthecharging/dischargingprocessinadouble-layersupercapacitor[14]1.2.2赝电容器赝电容器基于在电极材料表面以及体相中发生快速可逆的法拉第氧化还原反应而存储能量，图1-4为其储能过程示意图[14]。受反应动力学的控制，法拉第反应的进行一般要慢于非法拉第过程，导致赝电容器的充放电速率以及循环寿命呈现下降趋势。化学反应的引入同样会带来电解液消耗以及电极材料体积变化等问题，从而影响赝电容器性能。尽管如此，赝电容器仍然可以提供比双电层电容器更高的比电容和能量密度，并且
【参考文献】：
博士论文
[1]金属氧化物以及复合材料的制备与超级电容器性能的研究[D]. 罗杨.吉林大学 2018
本文编号：3381464
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