石榴状多孔碳微球的构筑及其超级电容器性能

发布时间：2021-04-27 20:17

　　环境问题与能源发展问题是当今世界面临的两大难题。环境污染问题近年来受到广泛关注,其主要污染源为化石能源的燃烧产物。因此,开发高效、清洁能源是解决能源短缺和环境污染的有效途径。超级电容器作为一种新兴的储能器件能够实现快速的充放电,具有大功率输入或输出电量的能力和超过10000圈以上的循环稳定性。鉴于超级电容器较大的功率密度,其在车辆牵引电源和快速启动能源方面发挥了明显优势。但由于其能量密度较低,不能作为电动汽车的主电源。因此,开发具有高能量密度的超级电容器成为研究热点。电极材料是超级电容器的核心研究内容之一。其中碳材料是双电层超级电容器的主要电极材料,优异的循环性能和安全稳定性使其成为商业化超级电容器的首选。活性炭由于其价格低廉、比表面积大成为主要的商业化电极材料,然而其中庸的质量比电容和体积比电容,限制了更多应用场景的拓展。因此,设计并制备具有高质量比容量和高体积比容量的碳材料显得尤为重要。基于以上思路,本论文采用喷雾干燥法合成了具有高振实密度的石榴状多孔碳球（PCS）。采用一系列测试表征手段对所制备的材料进行了详细的微观形貌和化学结构表征,并将其作为超级电容器电极材料进行了电化学性能... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

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第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 多孔碳材料概述
        1.2.1 多孔碳材料的结构与合成工艺
        1.2.2 多孔碳材料在环境和能源中的应用
    1.3 超级电容器
        1.3.1 双电层型超级电容器
        1.3.2 赝电容型超级电容器
        1.3.3 混合型超级电容器
    1.4 碳基超级电容器
        1.4.1 碳基超级电容器电极材料
        1.4.2 碳基超级电容器发展趋势
    1.5 本论文的研究意义及研究内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第2章 实验药品/设备/制备与测试手段
    2.1 实验药品与设备
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验设备
    2.2 材料制备
        2.2.1 酚醛树脂球的制备
        2.2.2 石榴状树脂微球的制备
        2.2.3 石榴状多孔碳球的制备
    2.3 材料测试手段
        2.3.1 材料表征手段
        2.3.2 电化学性能测试手段
第3章 石榴状多孔碳球的结构表征和分析
    3.1 概述
    3.2 石榴状多孔碳球的形成机制分析
    3.3 石榴状多孔碳球的表征分析
        3.3.1 拉曼分析
        3.3.2 XRD分析
        3.3.3 XPS分析
        3.3.4 比表面积分析
        3.3.5 润湿性测试分析
        3.3.6 形貌表征
    3.4 本章小结
第4章 石榴状多孔碳球的电化学性能
    4.1 概述
    4.2 石榴状多孔碳球三电极体系下的电化学性能
        4.2.1 石榴状多孔碳球CV曲线分析
        4.2.2 纳米碳球CV曲线分析
        4.2.3 CV分容计算
        4.2.4 充放电曲线分析
        4.2.5 振实密度测算
        4.2.6 倍率性能分析
        4.2.7 EIS对比分析
    4.3 石榴状多孔碳球双电极体系下的电化学性能
        4.3.1 CV曲线、充放电曲线分析
        4.3.2 负载量和循环寿命测试分析
        4.3.3 Ragone图和同类材料性能对比
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士期间发表的论文
附录2 攻读硕士期间已申请的专利和科研项目



本文编号：3164095