微孔纳米炭材料的制备及其电化学储能性能研究
发布时间：2021-11-15 22:30
超级电容器作为一种具有高功率密度、高能量密度的储能装置,引起了研究者们的广泛关注。而电极材料是超级电容器的核心部分,它决定了超级电容器的电化学性能。研究显示微孔是双电层电容的主要来源,而纳米结构是微孔高效利用的必要前提。本文制备了多种形态的微孔纳米碳,对孔结构与电容性能的相关性进行了系统研究。1)从纳米碳纤维,膨胀石墨和碳微球出发,利用形状记忆法和氯化刻蚀制备了三种形态的碳化硅衍生碳,考察了材料尺度和微观结构对材料电化学性能的影响。结果表明,具有纤维结构的纳米材料具有最佳的性能,制备的多孔纳米碳纤维的形貌能够完整的继承碳前驱体,其比表面积高达1585 m2/g,孔径集中在1-2 nm之间,比电容量最高达到240 F/g。2)以低分子量甲阶酚醛树脂为炭前驱体、乙醇为溶剂、PVP为纺丝助剂,正硅酸乙酯（TEOS）和三嵌段共聚物F127为添加剂配置纺丝液,经过静电纺丝/高温热处理和空气灼烧制备了碳化硅纳米纤维,再经氯化刻蚀制备出多孔纳米碳纤维。研究表明,随着TEOS含量的增加,由纳米线组成的Si C纳米纤维逐渐向纳米颗粒组成的Si C纳米纤维转变。当TEOS/酚醛树脂质...
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器的原理
第一章绪论3图1-2双电层示意图Fig.1-2Themechanismofelectricdouble-layer双电层电容器是根据双电层理论建立的，双电层电容器的工作原理如图1-3所示，正、负电极浸入电解质溶液中并在两极之间加入隔膜，组成两个相互串联的双电层电容器。极化电极通常由活性电极材料和集流体组成，电解液使用KOH、H2SO4和NaCl作为水系电解质[17]。图1-3双电层电容器的工作原理Fig.1-3Fundamentalprinciplesofelectricdouble-layercapacitor双电层电容工作过程可以通过以下反应式进行说明：正极：Es+A-Es+//A-+e-(1-1)负极：Es+C+e--Es//C+(1-2)上式中，Es表示电极的表面，C+表示电解液中的阳离子，A-表示电解液的阴离子，//代表双电层。充电过程中，给两电极施加一定的外在电压（电压应小于溶剂的分解电压），溶液中的阴、阳离子在电场的作用下分离并向正、负电极迁移，在电极的表面形成致密的双电层，这样能量就以电荷的形式储存在电极的表
第一章绪论3图1-2双电层示意图Fig.1-2Themechanismofelectricdouble-layer双电层电容器是根据双电层理论建立的，双电层电容器的工作原理如图1-3所示，正、负电极浸入电解质溶液中并在两极之间加入隔膜，组成两个相互串联的双电层电容器。极化电极通常由活性电极材料和集流体组成，电解液使用KOH、H2SO4和NaCl作为水系电解质[17]。图1-3双电层电容器的工作原理Fig.1-3Fundamentalprinciplesofelectricdouble-layercapacitor双电层电容工作过程可以通过以下反应式进行说明：正极：Es+A-Es+//A-+e-(1-1)负极：Es+C+e--Es//C+(1-2)上式中，Es表示电极的表面，C+表示电解液中的阳离子，A-表示电解液的阴离子，//代表双电层。充电过程中，给两电极施加一定的外在电压（电压应小于溶剂的分解电压），溶液中的阴、阳离子在电场的作用下分离并向正、负电极迁移，在电极的表面形成致密的双电层，这样能量就以电荷的形式储存在电极的表
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器活性炭材料的研究进展[J]. 黄兴兰. 东方电气评论. 2019(02)
[2]碳化物衍生碳及其在吸附领域中的应用研究进展[J]. 王红妍,王宝冬,李俊华,朱天乐. 化工进展. 2018(02)
[3]基于碳材料的超级电容器电极材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,赵慎龙,郝昌龙,陆晨光,朱以华,唐智勇. 物理化学学报. 2017(01)
[4]超级电容器储能机理[J]. 李春花,姚春梅,吕启松,杨光敏. 科技经济导刊. 2016(07)
[5]超级电容器组在轨实验系统设计与验证[J]. 侯伟,王文涛,鄢婉娟,彭健. 电源技术. 2014(02)
[6]自组装软模板法制备有序中孔炭研究进展[J]. 黄正宏,王磊,白宇,康飞宇. 新型炭材料. 2012(05)
[7]应用于脉冲负载的蓄电池和超级电容器混合储能的研究[J]. 戴咏喜,徐冲,刘以建. 通信电源技术. 2011(04)
[8]电解液组成对超级电容器性能影响[J]. 李升宪,赵莹,王会勤,胡晓宏,张建银. 电池工业. 2010(02)
[9]并联混合动力汽车复合电源控制策略的研究[J]. 张京明,任殿波,崔淑梅,宋宝玉. 高技术通讯. 2010(03)
[10]对中国能源问题的思考[J]. 江泽民. 中国石油和化工经济分析. 2008(06)
博士论文
[1]基于介孔碳载体的高容量超级电容器复合电极材料的制备及性能研究[D]. 张晶.兰州理工大学 2010
本文编号：3497622
【文章来源】：天津工业大学天津市
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超级电容器的原理
第一章绪论3图1-2双电层示意图Fig.1-2Themechanismofelectricdouble-layer双电层电容器是根据双电层理论建立的，双电层电容器的工作原理如图1-3所示，正、负电极浸入电解质溶液中并在两极之间加入隔膜，组成两个相互串联的双电层电容器。极化电极通常由活性电极材料和集流体组成，电解液使用KOH、H2SO4和NaCl作为水系电解质[17]。图1-3双电层电容器的工作原理Fig.1-3Fundamentalprinciplesofelectricdouble-layercapacitor双电层电容工作过程可以通过以下反应式进行说明：正极：Es+A-Es+//A-+e-(1-1)负极：Es+C+e--Es//C+(1-2)上式中，Es表示电极的表面，C+表示电解液中的阳离子，A-表示电解液的阴离子，//代表双电层。充电过程中，给两电极施加一定的外在电压（电压应小于溶剂的分解电压），溶液中的阴、阳离子在电场的作用下分离并向正、负电极迁移，在电极的表面形成致密的双电层，这样能量就以电荷的形式储存在电极的表
第一章绪论3图1-2双电层示意图Fig.1-2Themechanismofelectricdouble-layer双电层电容器是根据双电层理论建立的，双电层电容器的工作原理如图1-3所示，正、负电极浸入电解质溶液中并在两极之间加入隔膜，组成两个相互串联的双电层电容器。极化电极通常由活性电极材料和集流体组成，电解液使用KOH、H2SO4和NaCl作为水系电解质[17]。图1-3双电层电容器的工作原理Fig.1-3Fundamentalprinciplesofelectricdouble-layercapacitor双电层电容工作过程可以通过以下反应式进行说明：正极：Es+A-Es+//A-+e-(1-1)负极：Es+C+e--Es//C+(1-2)上式中，Es表示电极的表面，C+表示电解液中的阳离子，A-表示电解液的阴离子，//代表双电层。充电过程中，给两电极施加一定的外在电压（电压应小于溶剂的分解电压），溶液中的阴、阳离子在电场的作用下分离并向正、负电极迁移，在电极的表面形成致密的双电层，这样能量就以电荷的形式储存在电极的表
【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器活性炭材料的研究进展[J]. 黄兴兰. 东方电气评论. 2019(02)
[2]碳化物衍生碳及其在吸附领域中的应用研究进展[J]. 王红妍,王宝冬,李俊华,朱天乐. 化工进展. 2018(02)
[3]基于碳材料的超级电容器电极材料的研究[J]. 李雪芹,常琳,赵慎龙,郝昌龙,陆晨光,朱以华,唐智勇. 物理化学学报. 2017(01)
[4]超级电容器储能机理[J]. 李春花,姚春梅,吕启松,杨光敏. 科技经济导刊. 2016(07)
[5]超级电容器组在轨实验系统设计与验证[J]. 侯伟,王文涛,鄢婉娟,彭健. 电源技术. 2014(02)
[6]自组装软模板法制备有序中孔炭研究进展[J]. 黄正宏,王磊,白宇,康飞宇. 新型炭材料. 2012(05)
[7]应用于脉冲负载的蓄电池和超级电容器混合储能的研究[J]. 戴咏喜,徐冲,刘以建. 通信电源技术. 2011(04)
[8]电解液组成对超级电容器性能影响[J]. 李升宪,赵莹,王会勤,胡晓宏,张建银. 电池工业. 2010(02)
[9]并联混合动力汽车复合电源控制策略的研究[J]. 张京明,任殿波,崔淑梅,宋宝玉. 高技术通讯. 2010(03)
[10]对中国能源问题的思考[J]. 江泽民. 中国石油和化工经济分析. 2008(06)
博士论文
[1]基于介孔碳载体的高容量超级电容器复合电极材料的制备及性能研究[D]. 张晶.兰州理工大学 2010
本文编号：3497622
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