本文選題：超級電容器　切入點：多孔鎳膜　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著人類生活方式的改變,人們對于作為生活支柱的能源的需求量也與日俱增。目前化石燃料日益枯竭,可再生能源的研究開發(fā)日益迫切而儲能器件正是利用這些新能源的關(guān)鍵。超級電容器具有高功率密度和長循環(huán)壽命的特點,但其能量密度低,這限制了它作為儲能器件的應(yīng)用。電極是超級電容器的核心部件,由集流體和活性材料等組成。研究開發(fā)高性能的集流體是提高超級電容器性能的重要途徑之一。傳統(tǒng)的泡沫鎳具有成本低、比表面積大、耐腐蝕性好等特點,但其孔徑較大,體積利用率低且難以運用于柔性器件。本論文利用模板法結(jié)合電沉積技術(shù)成功制備出一種超薄多孔鎳膜,并研究了其超級電容器應(yīng)用。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:通過在激光打孔后的不銹鋼孔內(nèi)填入絕緣材料,形成具有絕緣點陣的金屬模板。研究了激光打孔及絕緣材料填孔對模板制備的影響。研究表明,采用0.15 mm厚的不銹鋼片進行通孔加工,孔徑最小可達20μm,孔心間距最小可達50μm。通過對多孔鋼片進行電解拋光處理,可以使小孔具有更好的圓度,且使鋼片表面更加光滑。絕緣油墨是一種良好的填孔材料,調(diào)節(jié)至較低粘度以達到好的填孔效果。通過在金屬模板上電沉積鎳,復(fù)制模板絕緣點陣,成功制備了超薄多孔鎳膜。研究了電流密度、pH值、攪拌等電沉積參數(shù)對鎳膜的影響。研究表明,電流密度在小于0.16 A/cm2時可以防止鎳膜出現(xiàn)起皮現(xiàn)象,pH值控制在3-4可以減少鎳膜針孔,對鍍液施加攪拌可使鎳膜厚度均勻。在多孔鎳膜上電沉積MnO2,研究其電化學(xué)性能。研究了鎳膜參數(shù)及MnO2電沉積參數(shù)對MnO2薄膜電化學(xué)性能的影響。研究表明,增加鎳膜表面粗糙度可以有效地增加MnO2與鎳膜間的結(jié)合力。相較于無孔鎳膜,多孔鎳膜上的小孔有利于離子傳輸,提高了MnO2利用率,且孔徑越小電化學(xué)性能越好。相較于恒流沉積,恒壓沉積得到的MnO2結(jié)構(gòu)疏松比表面積大,性能更好,其中0.5 V電壓下得到的片狀MnO2性能最佳。隨著沉積時間的增加,恒壓恒流兩種沉積方式獲得的電極都呈現(xiàn)出質(zhì)量比電容減小,面積比電容增加的規(guī)律。
[Abstract]:With the change of human way of life, the demand for energy, which is the mainstay of life, is increasing. The research and development of renewable energy is becoming more and more urgent and energy storage devices are the key to utilize these new energy sources. Supercapacitors have the characteristics of high power density and long cycle life, but their energy density is low. This limits its application as an energy storage device. Electrodes are the core components of supercapacitors. It is one of the important ways to improve the performance of supercapacitors to develop high-performance ones. Traditional nickel foam has the characteristics of low cost, large specific surface area, good corrosion resistance and so on, but its pore size is large. In this paper, a thin porous nickel film was successfully fabricated by template method combined with electrodeposition technology. The main research contents and results are as follows: the insulation material is filled in the stainless steel hole after laser drilling. A metal template with insulating lattice was formed. The effects of laser drilling and insulating material filling on the preparation of the template were studied. The results showed that the through hole was processed with a stainless steel sheet of 0.15 mm thick. The minimum aperture is up to 20 渭 m and the minimum spacing between holes is up to 50 渭 m. By electrolytic polishing of the porous steel sheet, the hole has a better roundness and the surface of the steel sheet is smoother. Insulating ink is a good filling material. By electrodeposition of nickel on metal template and replication of template insulation lattice, ultrathin porous nickel film was successfully prepared. The current density and pH value were studied. The effect of stirring isoelectrodeposition parameters on nickel film. The results show that when the current density is less than 0.16 A / cm ~ 2, the pinhole of nickel film can be reduced when the pH value is controlled at 3-4, and the current density is less than 0.16 A / cm ~ 2. The electrodeposition of MNO _ 2 on porous nickel film was carried out to study its electrochemical properties. The effects of nickel film parameters and MnO2 electrodeposition parameters on the electrochemical properties of MnO2 films were studied. Increasing the surface roughness of nickel film can effectively increase the adhesion between MnO2 and nickel film. Compared with the non-porous nickel film, the pore in porous nickel film is favorable for ion transport, and the utilization ratio of MnO2 is improved. The smaller the pore diameter, the better the electrochemical performance. Compared with the constant current deposition, the MnO2 structure obtained by constant pressure deposition has a larger loose specific surface area and better performance, among which the flake MnO2 obtained at 0.5 V voltage is the best, with the increase of deposition time. The results show that the mass specific capacitance decreases and the area specific capacitance increases with constant voltage and constant current deposition.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.4;TM53

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本文編號：1634741