钴/锰基功能纳米材料的可控制备及其超级电容性能研究
发布时间：2021-09-18 09:58
超级电容器作为下一代新型储能器件,正被广泛开发应用于诸多领域。而作为超级电容器核心,电极材料也因此显得越发重要。电极材料中以赝电容电极材料具备更高的比电容,正成为当前研究热点。本论文主要开展基于Co、Mn基系列赝电容电极材料的结构调控与超级电容器性能研究,另外论文还包括了一部分氧化物纳米材料气体传感器性能方面的研究,其具体研究内容如下：（1）成功制备了厚度仅为50.5nm的C0304纳米片组成的分级多孔纳米材料。电化学性能研究表明,该电极材料在0.5A/g充放电情况下,比容量高达997F/g,而在8A/g高电流充放电条件下,材料的比容量仍然高达759F/g,并且在循环充放电1000次后,比容量仍然保持约92.3%。（2）成功制备Co（CO3）0.5（OH）·0.11H2O纳米棒组成的三维（3D）分级双球结构。通过晶体生长动力学研究发现,该1D前驱物Co（C03）0.5（OH）·0.11H2O纳米棒具有独特的多级分裂式生长特点,并最终形成规整的3D分级双球结构。经煅烧后,该Co（C03）0.5（OH）·0.11H2O纳米棒组成的3D分级双球结构转变为由1D链状C0304纳米线组成的独特多...
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电容器示意图
超级电容器是一种介于常规电容器与二次电池之间的新型储能器件，同时兼有常规电容器功率密度大和二次电池能量密度高的优点⑴(见图1-2)。与传统电池相比，超级电容器具有功率密度高、充放电速度快、环境友好、循环寿命长、可逆性好，使用温度范围宽、安全性高以及成本低等特点。其比容量一般能够达到法拉级，高的甚至能达到千法拉级别，是传统电容器的20-200倍，其功率密度也则比传统二次电池高数十倍，一般可以满足电动汽车启动、加速等高功率输出的需要。M 著ff\o2 10-^ 1 101 102 103Energy density, Wh/kg图1-2超级电容器与不同储能器件的性能比较图1
实质上这也是一种静电型能量储存方式。双电层电容的大小与电极电位和比表面积的大小有关[8，9]，其原理如图1-3:其容量公式可以写成：一 e.eoA(1-1)其中C为双电层电容，Sr为电解质的介电常数，如为真空介电常数，A为电极单位表面积，d为双电层的有效厚度（Debye长度)"i】. ■+ - 4,—“]? rH 1 ? ? ? I 卞 fT^? ? eg+ e? L e+ ? tZ E %雾￡系 .^ e ￡ ? + ? T ?$?9+ R? +0(1????Q ? O? + ? O ??+ e? L A +0? ^ ? b ?A ?.? + ?? + ? Y ?I ? e? 十?▲ — ? — 4 I_I ? ?l_I A LiJe ?1_?i<p" * I I ‘ 9 ‘ ‘ ‘ ‘ 9 cwpd'‘ ‘‘I I II —_ I _ * ‘ *tbu-hmgai * I > IditdwtMl K ‘ ‘ ‘ *\' ‘ *L/r一" iN ? I \ L ‘} I II II i I I II I I I I I ? f * > 1 ‘图1-3双电层电容器的原理图1.2.2基于金属氧化物超级电容器的工作原理金属氧化物电容器是通过在电极表面或内部的二维或准二维空间中进行电活性物质欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸脱附或氧化还原反应，使金属氧化物电极储存高密度的电荷，即具有高的法拉第电容，从而实现高密度的电能储存，在电极面积相同的情况下，法拉第准电容的比电容是双电层电容的10-100倍。法拉第准电容与双电层电容的区别在于：法拉第准电容的je能机制主要为法拉第过程，涉及到电极中电活性物质与电解液之间的氧化还原反应
【参考文献】：
期刊论文
[1]EDLC用分级孔炭电极材料的制备与超电容性能研究[J]. 司维江,邢伟,禚淑萍. 无机化学学报. 2009(07)
[2]碳基有机电解液超级电容器性能研究[J]. 张宝宏,石庆沫,黄柏辉. 哈尔滨工程大学学报. 2007(04)
[3]导电聚合物材料在电化学器件中的应用及发展[J]. 蔡志江. 电源技术. 2006(01)
[4]基于碳纳米管-聚苯胺纳米复合物的超级电容器研究[J]. 邓梅根,杨邦朝,胡永达,汪斌华. 化学学报. 2005(12)
[5]以多层次聚苯胺颗粒为电极活性物质的超级电容器的电化学性能[J]. 杨红生,周啸,张庆武. 物理化学学报. 2005(04)
[6]超级电容器电极材料研究[J]. 汪形艳,王先友,黄伟国. 电池. 2004(03)
[7]电化学超级电容器的研究进展[J]. 张娜,张宝宏. 应用科技. 2003(09)
[8]高分子聚合物超电容器研究[J]. 王晓峰,孔祥华,解晶莹,刘庆国. 电子元件与材料. 2001(05)
[9]用导电聚合物电极的超电容器研究概况[J]. 张光敏,阎康平,严季新. 电子元件与材料. 1999(05)
硕士论文
[1]有机电解液体系中MnO2电化学电容器的研究[D]. 吴雅仙.天津大学 2007
[2]有机电解液超级电容器的性能研究[D]. 鞠群.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3399933
【文章来源】：新疆大学新疆维吾尔自治区 211工程院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
电容器示意图
超级电容器是一种介于常规电容器与二次电池之间的新型储能器件，同时兼有常规电容器功率密度大和二次电池能量密度高的优点⑴(见图1-2)。与传统电池相比，超级电容器具有功率密度高、充放电速度快、环境友好、循环寿命长、可逆性好，使用温度范围宽、安全性高以及成本低等特点。其比容量一般能够达到法拉级，高的甚至能达到千法拉级别，是传统电容器的20-200倍，其功率密度也则比传统二次电池高数十倍，一般可以满足电动汽车启动、加速等高功率输出的需要。M 著ff\o2 10-^ 1 101 102 103Energy density, Wh/kg图1-2超级电容器与不同储能器件的性能比较图1
实质上这也是一种静电型能量储存方式。双电层电容的大小与电极电位和比表面积的大小有关[8，9]，其原理如图1-3:其容量公式可以写成：一 e.eoA(1-1)其中C为双电层电容，Sr为电解质的介电常数，如为真空介电常数，A为电极单位表面积，d为双电层的有效厚度（Debye长度)"i】. ■+ - 4,—“]? rH 1 ? ? ? I 卞 fT^? ? eg+ e? L e+ ? tZ E %雾￡系 .^ e ￡ ? + ? T ?$?9+ R? +0(1????Q ? O? + ? O ??+ e? L A +0? ^ ? b ?A ?.? + ?? + ? Y ?I ? e? 十?▲ — ? — 4 I_I ? ?l_I A LiJe ?1_?i<p" * I I ‘ 9 ‘ ‘ ‘ ‘ 9 cwpd'‘ ‘‘I I II —_ I _ * ‘ *tbu-hmgai * I > IditdwtMl K ‘ ‘ ‘ *\' ‘ *L/r一" iN ? I \ L ‘} I II II i I I II I I I I I ? f * > 1 ‘图1-3双电层电容器的原理图1.2.2基于金属氧化物超级电容器的工作原理金属氧化物电容器是通过在电极表面或内部的二维或准二维空间中进行电活性物质欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸脱附或氧化还原反应，使金属氧化物电极储存高密度的电荷，即具有高的法拉第电容，从而实现高密度的电能储存，在电极面积相同的情况下，法拉第准电容的比电容是双电层电容的10-100倍。法拉第准电容与双电层电容的区别在于：法拉第准电容的je能机制主要为法拉第过程，涉及到电极中电活性物质与电解液之间的氧化还原反应
【参考文献】：
期刊论文
[1]EDLC用分级孔炭电极材料的制备与超电容性能研究[J]. 司维江,邢伟,禚淑萍. 无机化学学报. 2009(07)
[2]碳基有机电解液超级电容器性能研究[J]. 张宝宏,石庆沫,黄柏辉. 哈尔滨工程大学学报. 2007(04)
[3]导电聚合物材料在电化学器件中的应用及发展[J]. 蔡志江. 电源技术. 2006(01)
[4]基于碳纳米管-聚苯胺纳米复合物的超级电容器研究[J]. 邓梅根,杨邦朝,胡永达,汪斌华. 化学学报. 2005(12)
[5]以多层次聚苯胺颗粒为电极活性物质的超级电容器的电化学性能[J]. 杨红生,周啸,张庆武. 物理化学学报. 2005(04)
[6]超级电容器电极材料研究[J]. 汪形艳,王先友,黄伟国. 电池. 2004(03)
[7]电化学超级电容器的研究进展[J]. 张娜,张宝宏. 应用科技. 2003(09)
[8]高分子聚合物超电容器研究[J]. 王晓峰,孔祥华,解晶莹,刘庆国. 电子元件与材料. 2001(05)
[9]用导电聚合物电极的超电容器研究概况[J]. 张光敏,阎康平,严季新. 电子元件与材料. 1999(05)
硕士论文
[1]有机电解液体系中MnO2电化学电容器的研究[D]. 吴雅仙.天津大学 2007
[2]有机电解液超级电容器的性能研究[D]. 鞠群.哈尔滨工程大学 2005
本文编号：3399933
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