【摘要】：近年來,儲能和可再生能源轉(zhuǎn)換裝置得到了迅速的發(fā)展。其中,超級電容器具有高功率密度、高能量密度、充電時間短、壽命長、循環(huán)性能好等特點。而鎳、錳氧化物因其理論比電容值高、儲量豐富,環(huán)境友好等優(yōu)點受到人們的關(guān)注。本文成功制備了納米結(jié)構(gòu)的NiO-Ni/ANWs(銀納米線)/FTO以及MnO_2/CF(碳纖維)電極材料,并利用循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗等測試手段對所制備電極材料的電化學(xué)性能進行系統(tǒng)的研究,將制備的MnO_2/CF復(fù)合電極組裝成為柔性器件,并對其電化學(xué)性能進行了探索。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:1.以ANWs作為導(dǎo)電集流體,通過簡單的電化學(xué)沉積和高溫退火工藝制備了可以應(yīng)用在微型超級電容器的3D NiO-Ni/ANWs/FTO電極材料。以2 M KOH作為電解液,在最佳的退火條件下,復(fù)合電極在電流密度為2.5 A g~(-1)下表現(xiàn)出優(yōu)異的比電容,高達2476.8 F g~(-1)。通過快速退火工藝對3D ANWs網(wǎng)絡(luò)進行焊接處理延長了電極的使用壽命和循環(huán)穩(wěn)定性,20000次循環(huán)后電容保持率達到~100%。同時,NiO-Ni/ANWs復(fù)合材料在可見光和近紅外區(qū)域的平均透過率高達82%,使得其在全透明電子器件方面具有廣泛的應(yīng)用。FTO襯底具有完美的兼容性,也可以輕易地被任何形狀或形式的p/n-Si,金屬,半導(dǎo)體以及任何其他導(dǎo)電襯底所取代。2.利用恒流充放電法制備一種具有自修復(fù)性能的柔性MnO_2/CF電極材料,展現(xiàn)了優(yōu)異的電化學(xué)性能,比電容在電流密度為3.5 A g~(-1)時,能夠達到為1778.6 F g~(-1)高于MnO_2的理論比電容。在循環(huán)穩(wěn)定性測試中,電極材料循環(huán)至12000維持電容量100%,20000降至81%,隨后在電解液中加入少量Mn~(2+),電容量回升并趨于穩(wěn)定,展現(xiàn)了其優(yōu)異的自修復(fù)性能,特別適合應(yīng)用于免維修和長壽命的微型超級電容器領(lǐng)域。3.基于MnO_2/CF復(fù)合電極材料所展現(xiàn)的優(yōu)異的電化學(xué)性能,將這種材料制備成柔性對稱型MnO_2/CF超級電容器器件。對稱型器件的循環(huán)伏安曲線是一種對稱的結(jié)構(gòu),展現(xiàn)了其較好的可逆性且當掃描速率為5 mV s~(-1)時,其比電容值為64 F g~(-1)。我們又以濕紙巾做負極柔性基底,活性炭做活性物質(zhì)制備負極材料,并組裝成柔性非對稱超級電容,在掃速為1 mV s~(-1)時的比電容值為13.4 F g~(-1),初步探索了器件的電化學(xué)性能。
【圖文】：

化石燃料消耗量日益增長、價格飛漲，關(guān)于能量儲存問題引起展環(huán)境友好型能源發(fā)電和存儲技術(shù)是十分重要的，特別是儲能超級電容器電池。與電池相比，電化學(xué)超級電容器（ES）能夠提度，但是能量密度較低。在儲能系統(tǒng)中，超級電容器有近年來引為快速充電-放電特性，，高功率密度，以及優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。超級電容器與電池相連提供額外的功率。在這些裝置中，因為超不如電池，所以它們并不能作為獨立的個體使用。例如，商業(yè)上的能量密度小于 10 Wh Kg-1而鋰離子電池可提供能量密度大于展示了電化學(xué)電容器、鎳氫儲能電池、鋰離子電池等幾種較為常率密度的關(guān)系圖[2]。

圖 1.2 雙電層電容器的工作原理[7]1.2.2 贗電容電容器1975 年，B. E. Conway 提出

本文編號：2608919