超级电容器镍基与碳基电极材料可控制备及储能性能研究

发布时间：2022-08-04 15:35

　　超级电容器作为一种重要的电化学储能器件,因其功率密度高、循环使用寿命长、安全性好等优点而被广泛应用于能源存储与转化领域,如可再生能源储能系统、新能源汽车领域、便携式电子设备、智能电网系统等。本论文以可控制备电化学性能优异的镍钴钼基过渡金属化合物复合正极材料和新型生物质炭负极材料,并构筑高功率密度和能量密度超级电容器储能装置为研究目标,创新性提出电极材料可控合成新理念,通过调控材料组成、结构和微观形貌等,设计合成具有高比电容、倍率性能和循环特性的正、负极电极材料,进而构筑储能性能优异的混合型和对称型超级电容器储能器件。本论文在阐明电极材料设计合成理念、制备方法和技术路线的基础上,综合材料制备、表征和电化学性能研究结果,系统探讨和分析了材料合成机理、储能性能提升机制以及作为超级电容器电极材料的应用潜力,取得了系列有意义的研究成果,主要包括:（1）为解决过渡金属化合物电极材料循环稳定性差、单一组分电极材料电化学反应活性低等影响材料电化学储能性能的关键问题,提出了低温部分硫化镍钼氧化物前驱体,设计合成具有稳定微球结构Ni3S4/Ni（OH）2/MoxOy复合电极材料的方法。系统分析了制备条件、... 

【文章页数】：149 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 超级电容器分类及储能机理
        1.2.1 双电层电容器
        1.2.2 赝电容器
        1.2.3 混合型超级电容器
    1.3 镍基超级电容器电极材料研究现状
        1.3.1 镍钼金属化合物电极材料研究现状
        1.3.2 镍钴金属化合物电极材料研究现状
    1.4 生物质炭超级电容器电极材料研究现状
        1.4.1 生物质炭电极材料的制备
        1.4.2 生物质炭电极材料的应用
    1.5 本论文的选题意义及主要研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 主要研究内容
第2章 微球结构Ni_3S_4/Ni(OH)_2/Mo_xO_y复合电极材料设计合成及其电化学性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂及仪器
        2.2.2 电极材料制备
        2.2.3 材料表征技术与电化学性能测试
    2.3 电极材料表征及电化学性能研究
        2.3.1 电极材料表征及分析
        2.3.2 硫化反应条件对电极材料形貌结构的影响
        2.3.3 电极材料电化学性能测试及分析
        2.3.4 硫化反应条件对电极材料电化学性能的影响
        2.3.5 煅烧条件对电极材料电化学性能的影响
    2.4 Ni_3S_4/Ni(OH)_2/Mo_xO_y//AC HSC电化学性能测试及储能性能分析
    2.5 本章小结
第3章 镍钴双金属化合物电极材料设计合成及其电化学性能调控研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂及仪器
        3.2.2 电极材料制备
        3.2.3 材料表征技术与电化学性能测试
    3.3 电极材料表征及电化学性能研究
        3.3.1 双元金属化合物电极材料表征及分析
        3.3.2 反应条件对电极材料形貌和晶体结构的影响
        3.3.3 三元金属化合物和生物质炭电极材料表征及分析
        3.3.4 双元金属化合物电极材料电化学性能测试及分析
        3.3.5 反应条件对电极材料电化学性能的影响
        3.3.6 三元金属化合物电极材料电化学性能测试及分析
    3.4 CoNi_2S_4/AC、CoNi_2S_4//BC HSCs电化学性能测试及储能性能分析
        3.4.1 CoNi_2S_4//AC HSC电化学性能测试及分析
        3.4.2 CoNi_2S_4//BC HSC电化学性能测试及分析
        3.4.3 CoNi_2S_4//AC、CoNi_2S_4/BC HSCs储能性能分析
    3.5 本章小结
第4章 多杂原子掺杂生物质炭电极材料制备及其在准固态对称型超级电容器中的应用
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂及仪器
        4.2.2 电极材料制备
        4.2.3 材料表征技术与电化学性能测试
    4.3 电极材料表征及电化学性能研究
        4.3.1 电极材料表征及分析
        4.3.2 电极材料电化学性能测试及分析
    4.4 LC//LC、SC//SC和Ag-SC//Ag-SC电化学性能测试及储能性能分析
    4.5 本章小结
第5章 超高循环稳定性生物质炭电极材料制备及其在准固态混合型超级电容器中的应用
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂及仪器
        5.2.2 电极材料制备
        5.2.3 材料表征技术与电化学性能测试
    5.3 电极材料表征及电化学性能研究
        5.3.1 电极材料表征及分析
        5.3.2 电极材料电化学性能测试及分析
        5.3.3 生物质炭电极材料电化学性能对比分析
    5.4 准固态混合型超级电容器电化学性能测试及储能性能分析
    5.5 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]Lignin derived multi-doped（N, S, Cl） carbon materials as excellent electrocatalyst for oxygen reduction reaction in proton exchange membrane fuel cells[J]. Yixing Shen,Yuhang Li,Guangxing Yang,Qiao Zhang,Hong Liang,Feng Peng.  Journal of Energy Chemistry. 2020(05)
[2]Hierarchical CuCo2O4@nickel-cobalt hydroxides core/shell nanoarchitectures for high-performance hybrid supercapacitors[J]. Chenggang Wang,Kai Guo,Weidong He,Xiaolong Deng,Peiyu Hou,Fuwei Zhuge,Xijin Xu,Tianyou Zhai.  Science Bulletin. 2017(16)



本文编号：3669806