硒化物的制备及其在非对称超级电容器中的应用

发布时间：2020-05-28 01:09

【摘要】：近来,超级电容器(又可称为电化学电容器)作为储能界的一代新星而受到了强烈的关注,主要因其具有快速充放电、高的功率密度以及优异的循环性能等优势。虽然,相较于传统的二次电容及锂离子电池而言,超级电容器拥有更高的功率密度,但它的能量密度目前还停留在一个很低的水平。根据能量密度的计算公式E=1/2 CV~2可知,能量密度的大小与比电容和电位窗口有关,因此,本论文从这两个方面入手提高能量密度,主要进行的工作有:(1)通过电沉积法,以SeO_2为Se源,NaMoO_4·2H_2O为Mo源,在泡沫镍基底上生长二硒化钼(MoSe_2)纳米片,并与活性炭(AC)组装成非对称超级电容器(ASC)。经测试,MoSe_2电极的最高比电容为2192.4 F g~(-1)(电流密度为1 A g~(-1))。以3 M KOH为电解质时,ASC可以在1.6 V的高电压稳定运行,最高能量密度为18.0 W h kg~(-1)。并且MoSe_2//AC ASC在5000次充放电循环后电容保持90.59%。(2)采用简便的一步水热法,以SeO_2为Se源,泡沫镍为基底和Ni源,NaBH_4为还原剂,在泡沫镍上原位生长硒化镍(Ni_3Se_2)纳米片。NaBH_4:SeO_2的最佳摩尔比为4:1。最优条件下制得的Ni_3Se_2与AC组装成ASC。通过表征与测试,Ni_3Se_2电极在1 A g~(-1)的电流密度下具有854 F g~(-1)的高比电容。以3 M KOH为电解质时,ASC可以在1.6 V的高电压稳定运行,最高能量密度为18.0W h kg~(-1)。此外,Ni_3Se_2//AC ASC表现出优异的充放电稳定性,5000次循环后电容保持率达到91.11%。Ni_3Se_2电极的优异性能主要归因于Ni_3Se_2的赝电容和Ni泡沫的3D结构。(3)采用简便的一步水热法,以SeO_2为Se源,TeO_2为Te源,泡沫镍为基底和Ni源,水合肼为还原剂,在泡沫镍上原位合成Ni_3Se_2、NiTe和NiTe/Ni_3Se_2。NiTe/Ni_3Se_2表现出优异的电化学性能,在电流密度为1 A g~(-1)时具有2176.5 F g~(-1)的高比电容。与AC组装成的NiTe/Ni_3Se_2 ASC可以在3 M KOH电解液中以1.6 V的高电压稳定运行,并且在功率密度为799.8 W kg~(-1)时具有46.6 W h kg~(-1)的卓越能量密度。并且,NiTe/Ni_3Se_2//AC ASC具有非常好的充放电稳定性(5000次循环后电容保持96.3%)。
【图文】：

ecker[13]对超级电容器进行了概念描述，并且首先提出涂覆在具有高比表面积（SSA, specific surface area）的酸溶液中，从而将其组装成了具有较高电容性能的NEC（日本）[13]根据 SOHIO 能源公司为电子设备中的质电容器，，该应用可被视为电化学电容器在商业设级电容器被广泛应用于电子消费产品、信息存储器、，卡车，有轨电车，火车和公共汽车）、可再生能源方面。最近的一个令人振奋的应用是在喷气式客机 A容器，这足以突出其安全可靠。最被看好的应用之耦协同为制动时的短时储能设备在低排放混合动力的运用。在将来的能量贮存的体系中，超级电容器关键性。

图 1.2 超级电容器结构示意图级电容器一般包含电极、集流体、电解液以及其他辅助部分，在两个有容许电解质离子流通的隔膜。电极材料相同的称为对称超级电容器别采用不一样的材料的称为非对称超级电容器。隔膜浸泡在电解质中极之间的电接触隔离材料应该是离子可渗透的，以允许离子电荷转移有高电阻，高离子电导和低厚度以实现最佳性能。通常聚合物或纸分机电解质一起使用，而陶瓷或玻璃纤维分隔器通常与含水电解质偶联[1示意图如图 1.2 所示。极材料：超级电容器的充放电性能直接由电极材料的性能影响，是超的主要组成部分，一般由活性材料、导电剂及粘接剂按一定的比例混成。电极活性材料是组成电极的最重要的部分，担负着储能与放电的般来说有碳基材料（活性炭、碳纳米管、石墨烯、氮化碳等）、金属氧nO2、RuO2等）、金属硫化物（MoS2、Co2S 等）、金属硒化物（Ni0.85SSe 等）和导电聚合物（聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等）等。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ125.2;TM53

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本文编号：2684456