基于生物质及其衍生物电极材料的储能特性研究

发布时间：2021-01-23 07:39

　　电化学储能装置在现代生活中扮演着极其重要的角色,被广泛应用于消费类电子、轨道交通以及电网平衡等多个领域。传统电极材料由于受到储量和可降解性的制约而难以满足绿色可持续发展的需要,因此,安全、可生物降解的可持续储能材料将是电极材料的发展方向,而具有氧化还原活性和较高理论容量性能的可再生生物质材料将具备极大的研究价值。本论文主要研究了胡桃醌复合材料及其衍生聚合物材料的储能特性,主要研究内容包括:（1）通过物理共混的方式制备了胡桃醌/活性炭复合材料,研究了组分比例和工艺参数对复合材料性能的影响。先用扫描电子显微镜和红外光谱对复合材料的形貌和结构进行表征,然后采用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对其电化学性能进行测试。结果表明,当胡桃醌与活性炭按照1:3进行复合,并结合超声处理,在1 A/g的电流密度下比容量可达248 F/g,库伦效率达到89.9%,在测试过程中出现的溶解问题也明显改善。这主要是因为活性碳颗粒较大的比表面积为胡桃醌分子提供了良好的结构支撑,减少了局部团聚,而碳材料良好的导电性减小了活性材料与电解质的接触阻抗,充分发挥了胡桃醌分子的氧化还原特性。基于复合电极的扣式非对称超级电... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同电化学储能装置的功率与能量密度比较

时间 10-6~10-3s 1~30 s (Wh/kg) <0.1 1~10 (W/kg) >10000 1000~2000 率 (%) ≈1 0.9~0.95 命 (次) ∞ >100000 5超级电容器和目前常规储能器件的特性比较，从表中可。电池是典型的低功率高储能密度器件，使用寿命较短，能量密度下可具备超过 106W/dm3的功率密度。相较于电的功率密度和更长的循环充放电寿命；相较于传统电容器能量密度性能[9]。因此，作为一种介于传统静电容与电池级电容器既能以较高的功率密度进行充放电同时又能保持引起了世界范围内诸多研究者的关注。电容器的类型

11]，如图 1-2 所示。电极材料一般由活性物质、导电剂和粘物质占据主要部分，通常可达 70%以上；集流体的主要作用是阻，因此要求它与电极材料接触面积大并有着良好的化学稳定括铝片、钛片和泡沫镍等；常用的电解质包括水系电解质、有机质以及离子液体等；隔离器的作用是在避免两个电极的物理接允许电解质离子通过，为了减小电容器自身的内阻,一般要求隔浸润性，常用的隔膜材料包括聚丙烯膜和玻璃纤维膜等。电容器电荷存储机理的不同，一般可以将超级电容器划分成两电层电容器 (EDLCs)，其常用电极材料一般是活性炭、碳纳米胶等具有较高比表面积的材料[14, 15]；另一类是赝电容器 (又称其常用电极材料一般是各种具有氧化还原活性的材料，包括 Ni渡金属化合物材料[16-18]和聚苯胺 (PANI)、聚吡咯 (PPY)、聚 PEDOT)等导电聚合物材料。电层电容器：通过静电吸附的方式将电解质离子高度可逆的面积的活性材料表面，其原理如图 1-3 所示。


本文编号：2994833