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基于直接生长碳纳米管的超级电容器研究

发布时间:2018-03-25 13:40

  本文选题:碳纳米管 切入点:直接生长 出处:《温州大学》2017年硕士论文


【摘要】:超级电容器又名电化学电容器,是一种新型的储能设备,在电动汽车、航空航天、移动通讯、国防科技等方面有很好的应用前景。但超级电容器由于其自身的一些不足:自放电率高、能量密度低、材料昂贵等使其商业化生产受到一定的限制,而影响超级电容器性能的主要因素是电极材料,所以研究电极材料很有意义。本文主要是通过CVD法直接生长备MWNTs没有额外的催化层,然后通过水热合成法在MWNTs上原位沉积MnO_2 ,从而合成MnOO_2-MWNT-Nifoam复合电极,用于超级电容器的研究,研究内容如下:在泡沫镍表面上直接生长的MMWNTs的长度约20 um,直径约为90nm,MnO_2纳米片的晶面距离是0.64nm;MnO_2-MWNT-Ni foam复合电极的CV曲线面积相比Ni Foam增加了约590%,表明MnO_2-MWNT-Ni foam复合电极有更好的电容性能;MnO_2-MWNT-Ni foam复合电极的EIS是0.0458Ω相比MnO_2-Ni foam的0.411Ω降低了797.3%,表明MnO_2-MWNT-Ni foam复合电极具有更小的电荷传递电阻;三电极系统下,KOH电解液中测试,MnO_2-MWNT-Nifoam复合结构在电流密度为6.5A/g时的比电容为1915.8F/g (2.9F/cm2),4600循环后保持率为94.9%,功率密度为6398.5W/kg,,相应的能量密度为344.8Wh/kg,展现的良好的循环稳定性。研究表明,我们的MnO_2-MWNT-Ni foam复合电极很可能成为低成本、高比电容、高功率密度、高能量密度、循环寿命长、耐用的储能装置,有希望广泛应用于超级电容器和其他电池制备。
[Abstract]:Supercapacitors, also known as electrochemical capacitors, are a new type of energy storage equipment in electric vehicles, aerospace, mobile communications, However, the commercial production of supercapacitors is limited by their own shortcomings, such as high self-discharge rate, low energy density, expensive materials, and so on. The main factor affecting the performance of supercapacitors is electrode material, so it is of great significance to study electrode material. In this paper, MWNTs is grown directly by CVD method without additional catalytic layer, and then MnO_2 is deposited on MWNTs by hydrothermal synthesis method in situ. Thus the MnOO_2-MWNT-Nifoam composite electrode was synthesized and used in the study of supercapacitors. The results are as follows: the length of MMWNTs grown directly on the surface of nickel foam is about 20 ums, and the crystal plane distance of the nanocrystalline is about 90 nm. The CV curve area of MnO_2-MWNT-Ni foam composite electrode is 0.64 nm / m MNO _ 2-MWNT-Ni foam composite electrode. The EIS of the MNO _ 2-MWNT-Ni foam composite electrode is 0.0458 惟 lower than that of MnO_2-Ni foam (0.411 惟), which indicates that the MnO_2-MWNT-Ni foam composite electrode has a smaller charge transfer resistance. When the current density is 6.5A/g, the specific capacitance of MNO _ 2-MWNT-Nifoam composite structure in the three-electrode system is 1915.8F/g 2.9F / cm _ 2 / 4600, the specific capacitance is 94.9%, the power density is 6398.5 W / kg ~ (-1) and the corresponding energy density is 344.8% 路kg ~ (-1) 路kg ~ (-1). The results show that the specific capacitance of the composite structure is 1915.8F/g 2.9F / cm _ 2 / 4600, and the corresponding energy density is 344.8Whkg / kg. Our MnO_2-MWNT-Ni foam composite electrode is likely to be a low cost, high specific capacitance, high power density, high energy density, long cycle life, durable energy storage device.
【学位授予单位】:温州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM53;TQ127.11

【参考文献】

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本文编号:1663369

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