生物质碳和镍锰化合物电极材料的制备及电化学性能研究

发布时间：2020-05-15 08:19

【摘要】：不对称型超级电容器(ASC)作为超级电容器的新生代,具有高能量密度和高功率密度的优点。其中,电极材料是影响超级电容器性能的重要因素,当前的电极材料存在诸如多孔碳材料能量密度低、贵金属氧化物价格高、导电聚合物稳定性差等不足之处。因此,研究和开发低成本、高性能的电极材料用于不对称型超级电容器的制作,是超级电容器商业化应用和可持续发展的关键所在。在本研究中,以银杏叶为原料制备了氮掺杂多孔碳材料,并将其作为电极活性材料应用于超级电容器中。由于具有分级多孔结构、含氮量高,制备的银杏叶衍生氮掺杂多孔碳材料比未经氮掺杂的银杏叶衍生碳材料具有更好的电化学性能,最大比电容可达345 F?g 1。另外,将其作为负极材料应用于不对称超级电容器时,制作的不对称电容器最大能量密度可达42.2 Wh?Kg 1。这些性能都优于文献中报道的一些类似碳材料,表明这种氮掺杂碳材料在制作高性能不对称超级电容器方面具有很好的应用前景。赝电容材料电容输出能力强,是不对称超级电容器正极最佳的候选材料之一。面对未来的实际运用,最关键的问题是如何通过简单的合成工艺实现分层有序混合纳米结构的合理构建,以利于其最大程度地利用活性物质,输出更高的电容性能。为达到这一目的,我们开发出一种一锅两阶段水热法,在镍泡上原位生长制备了一种具有纳米片/纳米棒混合结构的Ni Mn-LDH@Ni3S2阵列电极。由于纳米片表面具有一定的粗糙度,而杂化阵列具有丰富的多孔结构,在Ni Mn-LDH纳米片和Ni3S2纳米棒的协同效应下,制得的杂化电极在3 A?g 1时,最高比电容可达2703 F?g 1。此外,以该电极为正极,以杨木衍生碳材料为负极材料,制作的不对称超级电容器的最高能量密度可达57 Wh?Kg 1,并且其还具有良好的电化学稳定性。
【图文】：

超级电容器,工作原理图

1 绪论1 绪论1.1 超级电容器简介1.1.1 超级电容器的定义超级电容器，又名电化学电容器，是一种介于传统电容器和电池之间的新型储能器件（电化学元件），既具有电容器快速充放电的特点，又具有电池的储能特性[1]。近年来，超级电容器因其具备高能量密度、高功率密度、快速充放电等特性，在世界范围内掀起研究热潮，受到业界的广泛关注[2]。1.1.2 超级电容器的工作原理及分类按照不同的电能存储机理分类，超级电容器可以分为双电层电容器、赝电容电容器以及混合型电容器三种[3]。

拉曼光谱图,放大倍率,缺陷位置

12.1 (a) GLC、(b) KGLC 和(c, d) NKGLC 不同放大倍率的 SEM 图，(e, f) NKGLC 不同放大EM 图re 2.1 SEM images of (a) GLC, (b) KGLC, and (c, d) NKGLC powders at different magnific TEM images of NKGLC powders at different magnifications.图 2.2b 比较了 GLC、KGLC 和 NKGLC 的拉曼光谱图。D 和 G 谱带分别位于595 cm-1处[77]，它们的相对强度比（ID/ IG）从 0.71（GLC）提高到 0.83（KKGLC）。这表明，由于 C 原子和 KOH 之间的强化学蚀刻反应，，碳材料在中产生了更多的缺陷位置[66]，有利于电极活性材料内部离子更好的扩散[78]强电极材料的电化学活性。另外，KGLC 和 NKGLC 的 ID/ IG值完全相等，GLC 经过水热氮掺杂后，碳缺陷位置的量没有显著增加。这可能是由于在杂过程中，氮原子被引入到已存在的碳缺陷位置上，从而没有产生新的缺陷
【学位授予单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ127.11;TM53

【参考文献】