石墨烯/MoO 2 -石墨烯有机体系电化学混合电容器的研究

发布时间：2021-12-09 05:42

　　有机系混合电容器通常一个电极采用电容性材料,另一个电极采用锂离子电池电极材料,电解液为有机溶剂电解液。有机系混合电容器兼具较高的能量密度和功率密度,使得电容器应用领域更加广泛。由于混合电容器两极材料的储能机理不同,在充放电过程中正负极要达到很好的匹配才能提高混合电容器的整体性能。因此,目前,混合电容器的研究热点主要集中在研究电极材料和正负极材料的有效匹配上。本实验采用自组装方法合成氧化石墨烯-MoO2复合材料,再将该材料还原,得到目标产物石墨烯-MoO2复合材料。采用XRD,TEM等测试手段对所合成材料进行了物理结构表征,使用恒电流充放电、循环伏安和电化学阻抗谱等测试方法对材料电化学性能进行了研究分析。此外,还进一步将石墨烯做为正极,所合成材料做为负极组装成混合电容器,对其电化学性能进行了研究讨论。具体实验结论如下：1.本实验采用自组装方法合成氧化石墨烯-MoO2复合材料,还原后得到目标产物石墨烯-MoO2复合材料。通过改变氧化石墨烯的加入量获得石墨稀和MoO2不同质量比的复合材料。电化学性能测试表明,复合材料的CV曲线出现了明显的氧化还原峰。从恒流充放电曲线看出,石墨烯与MoO2配比... 

【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

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

各种电化学储能器件的Ragon图

理学家H. V. Helmholtz首次提出。双电层电容器是目前应用最常见和商业化程度最高的电化学电容器。通常采用高比表面积的碳基材料做储能材料I22，25】。图1-2为双电层电容器储能机理示意图。如图所示在外电压存在时，极板上出现正负电荷分离，电解液也会产生内电场，引起电解液当中的正负离子在相应的电极/电解液的界面上紧密排布。由于界面上存在一个位垒，电极/电解液界面内的带相反电荷的两层电荷不能越过边界而中和，从而形成双电层，完成储能过程。电容器放电过程中，极板上的电荷会释放出去，同时电极/电解液界面上的电荷也相应会减少。可见，双电层电容的电荷存It过程是非法拉第模式，通过正、负电荷驻留在由真空或者分子绝缘层隔幵的两个界面上

Conway首先提出法拉第电容(也称膺电容)原理[26]，从上个世纪八十年代中期以来，法拉第赝电容器成为研发的热点。图1-3为法拉第电容的作用原理示意图。法拉第电容又叫腹电容、伪电容，储能过程由是极间电压产生电荷传输，从而完成电荷的积累，即通过电极和电解质之间发生高度可逆的化学吸/脱附或者氧化还原反应来完成能量的转换，能量转换过程会导致电活化材料的化学态或氧化状态发生改变。 1 I71愈Mla? I Ie I ?1￡r￡?:充电状态JE极电位均"￡?>：充电状态负极电位图1-3法拉第赝电容器的工作原理示意图Fig. 1-3 Schematics of the working principles of faradic pseudo-capacitors赝电容有两个特点：极化电极上的电压与电量几乎呈线性关系和当该系统电压与时间呈线性关系dV/dt=K时，电容器产生恒定的电流I=CdV/dt=CK[27]。因此法拉第电容的作用原理类似于二次电池，但是其在发生的氧化还原反应的充放电过程中又表现出明显的电容特性。赝电容在电极表面及内部产生，包括双电层上的吸附和电解液中离子发生氧化还原反应两个电荷存储过程。赝电容储能过程与-6-

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3530036