超级电容器材料的溶剂法制备及电化学性能研究

发布时间：2017-11-09 11:01

  本文关键词：超级电容器材料的溶剂法制备及电化学性能研究

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【摘要】：近年来,传统能源越来越稀少,环境污染越来越严重,现在非常急需寻找一种清洁,高效,可再生的新能源来继续维持一个健康,快速,可持续发展的经济。锂离子电池(LIBs)和超级电容器(SCs)是两个最有前途的电能存储设备,已经引起了全世界的关注。特别是超级电容器,由于其快速充电能力、高功率性能、循环寿命长、低维护成本,更是引得研究者们的关注。它能够满足各种应用程序对电力和能源的需求,例如电动汽车或者混合动力汽车,便携式移动电子设备电源等。当有些设备需要高功率输出电流时,他们可以补充甚至取代储能电池。超级电容器可分为两种类型,即储存能量使用离子吸附(电化学双层电容器)和快速的表面氧化还原反应(赝电容)。一般来说,赝电容比双层电容器具有更高的能量密度。因此,大多数当前的研究一直集中在适合作为赝电容的各种新型电极材料包括金属氧化物、金属硫化物和导电聚合物具有高的能量密度和长的循环寿命。此外,新型的电极的材料应该尽可能有高的比表面积,因为赝电容存储电容主要来源于活性材料的表面的法拉第氧化还原反应。主要研究内容和结果如下:(1)论文第二章中介绍了Zn WO_4纳米片阵列材料的合成。通过SEM和TEM表征发现Zn WO_4纳米片非常薄。所有的电化学测试都是在以3 M KOH溶液为电解液的三级体系中进行测试,在20 m A cm-2电流密度和0-0.65 V电压范围有约2.5F cm-2的面积电容,比电容值达1250 F g-1。(2)论文第三章中采用一步水热法直接在泡沫镍基底上原位生长Zn Co_2O_4纳米线簇阵列。基于反应时间对产物形貌的影响,我们研究了纳米线阵列的形成过程。通过TEM表征发现Zn Co_2O_4纳米线都是由10-15nm的纳米晶相互连接所组成,所以会在纳米线表面看到有很多的小介孔,这就很大的提高了材料的比表面积。通过对Zn Co_2O_4纳米线阵列在3 M KOH溶液中进行超电容性能检测。在20 m A cm-2,30 m A cm-2,50 m A cm-2,100 m A cm-2的不同电流密度下进行测量,且经过6000个循环后,能保持初始容量的90%,显示了良好的循环性能。(3)论文第四章中为了研究Zn Co_2O_4纳米材料在实际当中的应用性能就将Zn Co_2O_4纳米材料作为超级电容器正极,活性炭作为负极组装成了非对称全电容,经过电化学性能的测试表现出了很好的电化学性能,在384 W kg-1的功率密度下具有41.00 W h kg-1高能量密度,而且在2516 W kg-1的功率密度下也具有16.63 W h kg-1的能量密度,当非对称超级电容器被充电到3.2V时成功点亮了红色小灯珠。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM53;TB383.1

【参考文献】

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1 李晶;赖延清;李R，

本文编号：1161559