本文關(guān)鍵詞：超級電容器電極材料用二氧化錳的合成及其電化學(xué)性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

網(wǎng)友分享精品近日為您收集整理了關(guān)于超級電容器原理介紹及實驗分析的文檔，，希望對您的工作和學(xué)習(xí)有所幫助。以下是文檔介紹：五、結(jié)果與分析1、實驗過程總結(jié)與知識點查閱○1超級電容器的結(jié)構(gòu):[1]超級電容器主要由三部分組成:電極、電解液和隔膜,其中電極由集流體和電極材料組成。本實驗中,集流體為泡沫鎳,集流體起到降低電極內(nèi)阻的作用,活性物質(zhì)為三維石墨烯-Co3O4復(fù)合材料�！�2超級電容器的分類及原理分為雙電層電容器和贗電容器雙電層電容器:充電時,電解液中的帶電粒子被吸附在電極表面,形成雙電層結(jié)構(gòu),從而將能量儲存起來。在雙電層電容器工作的過程中,電解液中的粒子只發(fā)生電遷移、擴散、傳質(zhì),完全是物理過程,不會和電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在充電時,接正極的電極集流體和活性物質(zhì)帶正電,活性物質(zhì)吸附電解液中的負(fù)離子從而形成雙電層結(jié)構(gòu)。同樣的,接負(fù)極的活性物質(zhì)帶負(fù)電,吸引電解液中的陽離子形成雙電層結(jié)構(gòu)。整個超級電容器相當(dāng)于兩個電容器串聯(lián)。循環(huán)性能好,比電容較低。贗電容器:由于電解液中粒子與電極材料發(fā)生高度可逆的氧化還原反應(yīng),形成不穩(wěn)定的產(chǎn)物,將能量儲存起來。在充電時,活性物質(zhì)與電解液中的粒子在電極表面或者電極表面及內(nèi)部發(fā)生高度可逆的化學(xué)吸附;在放電時則進(jìn)行解吸附的過程。循環(huán)性能差,比電容高。○3超級電容器的電極材料[2]:(1)炭材料:活性炭、碳納米管、石墨烯等。主要用于雙電層電容器,比容量較低,而且能量密度與功率密度也較低。(2)過渡金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物,主要用于贗電容器,比容量與能量密度較高,導(dǎo)電性能和循環(huán)穩(wěn)定性相對活性炭較差。(3)改進(jìn)材料:制備碳材料與金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔锏膹?fù)合材料,同時擁有比電容高和循環(huán)性能好的優(yōu)點,如本實驗中的三維石墨烯-Co3O4復(fù)合材料�！�4循環(huán)伏安法測試及其原理循環(huán)伏安法是指在工作電極和參比電極之間施加三角波掃描電壓,記錄工作電極上響應(yīng)電流與施加電位之間的關(guān)系曲線,即循環(huán)伏安圖。從伏安圖的波形、氧化還原電流的數(shù)值及其比值、峰電位等可以判斷電極反應(yīng)機理。而在本實驗中運用循環(huán)伏安法,在得到CV曲線后首先可以從曲線的對稱性分析得到樣品的循環(huán)性能,之后可以通過曲線圍成的面積計算樣品的電容大小。(1)理想循環(huán)伏安圖[3](2)計算比電容方法其中,m為活性物質(zhì)質(zhì)量,g;v為掃描速度,v/s;V1,V2為伏安曲線的積分限制,V;i為電流,A。2、數(shù)據(jù)分析用循環(huán)伏安法-0.2v到0.45v間掃描,掃描速度分別為:10mv/s,20mv/s,50mv/s,100mv/s,。將所得數(shù)據(jù)用origin作圖并用PolygonArea功能求閉合積分面積得:(1)不同掃描速度各掃描三次○1由上圖可以看出,CV圖的對稱性較差,說明循環(huán)性能不是很好,可能制作過程中受到的干擾因素較多,活性物質(zhì)與集流體結(jié)合效果不是很好,或是由于材料本身的問題,導(dǎo)致循環(huán)性能差。同時曲線與矩形形狀有較大偏離,電容性能不是很好。○2由求得積分面積并通過上文已給出的比電容計算公式得:(思考題一)由計算結(jié)果可知比電容值較小,原因是實驗過程中的測量誤差,尤其是質(zhì)量測量,但是不影響得出一個結(jié)論:比電容值隨掃描速度的增大而衰減。原因可能主要跟吸附有關(guān),電解液為KOH水溶液,根據(jù)前面介紹的原理,循環(huán)過程中發(fā)生K+的吸附和脫附,當(dāng)掃描速度增大時,K+進(jìn)入活性物質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行吸附的量變少,而是在其表面發(fā)生了吸附,也就是吸附更多發(fā)生在表面,導(dǎo)致比電容減小[4]。而當(dāng)掃描速度繼續(xù)增大,比電容減小的幅度變小,因為吸附幾乎只發(fā)生在表面,掃描速度的影響力減小。(2)相同掃描速度掃描25次循環(huán)(50mv/s)○1圖形分析將其中的幾次循環(huán)明顯化,其余透明化,正向掃描時0.4V附近和負(fù)向掃描時0.3V附近進(jìn)行放大處理得:由25次循環(huán)的cv圖可以看到,當(dāng)電勢在-0.2-0.1V范圍內(nèi)時,cv圖具有較好矩形形狀,且對稱性較好,同理想模型相近,說明在該段電勢范圍內(nèi),電容特性較好。當(dāng)電勢超過這個范圍,圖形偏離矩形,對稱性降低,說明電容特性降低,循環(huán)性能下降。同時,正向掃描時0.35-0.42v時電流急劇增大,一直增大到快0.04A,說明可能發(fā)生了氧化反應(yīng)(顯示部分的贗電容特性),隨著掃描次數(shù)的增多,電流增大,但是增大的幅度越來越小。向負(fù)向掃描時,在0.3V附近出現(xiàn)了明顯的低峰,可能是還原峰,同時隨著掃描次數(shù)的增大,還原電流增大,cv曲線偏離矩形的程度增大,并且對稱性不斷降低,說明隨著掃描次數(shù)的增多,電極在電解液中的浸泡時間增大,電極的電容特性降低。(思考題一)○2計算每一次循環(huán)的比電容對25次循環(huán)的圖形進(jìn)行閉合積分,并計算各比電容值的如下表:用origin作圖得:由圖可知第一掃描時比電容較小,第二次掃描時電容發(fā)生突躍,可能是第一次掃描時沒有快速建立雙電層,離子吸附較少,電容容量較小。再繼續(xù)掃描時,比電容僅于微弱趨勢增長,后逐漸趨于穩(wěn)定,說明電極的電容特性整體較好,并沒有出現(xiàn)隨時間的衰減趨勢。也可能測量時間較短,沒有很好地測量到衰減過程。隨著掃描時間的往后推移,電極的比電容值應(yīng)該要衰減。原因可能有:電極活性物質(zhì)得脫落;電極表面發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致活性物質(zhì)的晶型及表面特性發(fā)生變化;電極表面有沉積物,不易去除等。(思考題2)3、課后總結(jié)超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和二次電池之間的儲能器件,兼?zhèn)淞四芰棵芏群凸β拭芏?可以滿足各個場合的使用要求。在今后的生產(chǎn)生活必將大有作為,所以有很大的研究價值,但是由于初次真正接觸超級電容器,所以對機理及影響因素沒有透徹的理解,在分析的時候可能存在很多錯誤,還需要今后繼續(xù)學(xué)習(xí),加深理解,減少錯誤。查閱文獻(xiàn):[1]鄧梅根.電化學(xué)電容器-電極材料研究[M].合肥:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,2009.[2]袁國輝.電化學(xué)電容器[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2006:8-11.[3]楊楊.超級電容器電極材料用二氧化錳的合成及其電化學(xué)性能的研究.吉林大學(xué)碩士論文,2013.[4]王福華,茆志友,姚秋實,吳翠,高云芳.活性炭/二氧化錳納米復(fù)合材料的合成及超級電容性能[J].應(yīng)用化工,2015年5月.

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  本文關(guān)鍵詞：超級電容器電極材料用二氧化錳的合成及其電化學(xué)性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。