赝电容修饰碳海绵及其可压缩电容性能研究

发布时间：2021-03-25 04:05

　　随着便携式、可穿戴电子器件的迅速发展,轻质、柔性、高容量的储能器件受到人们的广泛关注。其中可压缩超级电容器,因可承受较大压缩应变,但同时能保持稳定的电化学性能而受到人们的广泛关注。但是发展机械性能优异,容量高的可压缩电容器电极材料依然面临诸多挑战。本论文从可压缩基底的制备和赝电容材料的修饰两个方面入手,期待在不降低基底可压缩性能的基础上,提高复合电极的容量,主要研究工作如下:第三章中,我们以高度可压缩的商业三聚氰胺海绵（MS）为前驱体,经一步高温碳化,制备了碳海绵（CS）。研究了 CS在不同压力下的压缩性能和压缩-释放循环性能,测试了 CS电极在不同压力下的电容。发现CS可承受高达80%的压缩应变,并且经100次反复压缩过程,未发现显著的结构变化。电化学结果显示,CS在不同的压缩应变下（ε = 0%-80%）容量变化不大（～73Fg-1）,表现出稳定的电化学容量和优异的循环稳定性。为了进一步提高CS基底的容量,在本论文第四章,我们通过一步溶剂热法将赝电容材料NiCo2S4（NCS）纳米片生长在CS的骨架上。NCS纳米片未降低CS的可压缩性能,但提高了 CS基底的电导率（2倍,ε = 6... 

【文章来源】：陕西师范大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１新型超级电容器的类型［６］??Ｆｉｇ．?１—１?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｎａｌ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ１６】??［７，８］

Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ??＇?＾＾Ｗｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｌｅ??图１－１新型超级电容器的类型［６］??Ｆｉｇ．?１—１?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｕｎｃｏｎｖｅｎｔｉｎａｌ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ１６】??近年来，随着柔性电子设备［７，８］的快速发展，人们逐渐摒弃了质量重、体积大、??储能效率低的传统型超级电容器，而兼具质量轻、体积小、柔性好和电化学性能??优异的便携式储能器件［９，１＜）］，成为超级电容器的研究热点（图１－１），因此超级电??容器的发展也逐渐进入了?“柔性”时代［９，１Ｕ２］。目前柔性超级电容器主要包括可弯??１??

第１章绪论??电极材料界面之间可逆的静电积累，其工作原理如图１－３?（ａ）所示。通常双电层??电容器正负极均为碳材料，在充电状态下，电解液中的阴阳离子在外电场的作用??下，分别向正极和负极移动，吸附在电极材料表面，进而在电极－电解液的界面形??成双电层，即紧密层（Ｓｔｅｍ?ｌａｙｅｒ）和扩散层（Ｄｉｆｆｕｓｅ?ｌａｙｅｒ），离子的分离也导致??整个单元组件中存在一个电位差，如图１－３?（ｂ）。当撤离电场，连接外电路时，电??容器作为一个电源系统，通过电解液离子从电极材料表面脱附并向相反方向移动??实现放电。正是由于电解液离子和电极材料界面间相对简单且快速的离子吸／脱附??过程，使得双电层电容器不仅充放电速度快，循环寿命长，而且其器功率密度优??于多数电池，但是其比容量较低，导致器件的能量密度较低，这是制约超级电容??器应用的关键问题。??（ａ）?Ｃｕｎｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ?＾＾＾Ｓｔｅｍ?ｌａｙｅｒ?＾?Ｄｉｆｆｕｓｅ?ｉａｙｅｒ＾??｜?豫：??ＡｎｔｏＪｉ?＾ｔｉｏｎ?Ｓｔｅｍ?ｐｌａｎｅ??图１－３双电层储能机理示意图（ａ）和水系电解质中正极上双电层Ｓｔｅｍ模型（ｂ）?［６］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＥＤＬＣｓ?（ａ）?ａｎｄ?Ｓｔｅｍ?ｍｏｄｅｌ?（ｂ）?ｏｆ?ＥＤＬＣｓ?ａｔ?ａ?ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ?ｃｈａｒｇｅｄ??ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｉｎ?ａｎ?ａｑｕｅｏｕｓ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ１６】．??（二）赝电容器??２０世纪８０年代


本文编号：3098991