目前,超級電容器作為一種新型清潔能源存儲(chǔ)設(shè)備,因使用該設(shè)備可以有效緩解能源危機(jī),所以制備高效儲(chǔ)能的超級電容器成為研究人員的目標(biāo)。在日常應(yīng)用中,超級電容器已經(jīng)在眾多領(lǐng)域中均實(shí)施應(yīng)用。而電極材料是決定電容器性能的重要因素,所以制備電極材料對于超級電容器的發(fā)展是十分有意義的。電極材料的中的一種過渡金屬氧化物由于其物種廣泛、資源豐富、成本低廉等優(yōu)勢引起許多實(shí)驗(yàn)室爭相研究。但是,大多數(shù)過渡金屬氧化物在充電/放電過程中會(huì)產(chǎn)生體積膨脹或收縮現(xiàn)象,從而導(dǎo)致使用壽命下降。因此,設(shè)計(jì)和制備具有高活性、大比表面積或多組分的復(fù)合電極材料是高性能超級電容器的基本前提。氧化鎳（NiO）,在眾多金屬氧化物中脫穎而出,其原因?yàn)槠渚哂懈叩睦碚撊萘?儲(chǔ)量豐富,實(shí)惠環(huán)保等一系列過人之處,在新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)領(lǐng)域得到廣泛關(guān)注。本文以NiO納米電極材料為研究對象,研究合成NiO及其復(fù)合物的合成條件與產(chǎn)物形貌、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。主要內(nèi)容如下:通過簡單的水熱途徑制備NiO納米立方體。合成后的產(chǎn)品由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu),所得產(chǎn)物作為電極材料顯示出優(yōu)于以前材料的電化學(xué)性能。具體表現(xiàn)為在1 mA cm-2的電流密度下可以實(shí)現(xiàn)1012... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1雙電層電容器的儲(chǔ)能機(jī)理簡圖

第1章緒論3圖1.1雙電層電容器的儲(chǔ)能機(jī)理簡圖Figure1.1Diagramofenergystoragemechanismofelectricdoublelayercapacitor（2）贗電容器的儲(chǔ)能原理贗電容器的能量儲(chǔ)存原理與雙電層電容器的原理不同。模擬電容器的能量儲(chǔ)存和釋放所遵循法拉第定律機(jī)制在圖1.2中示出。當(dāng)對其充電時(shí)，電極和電解質(zhì)會(huì)被迅速發(fā)生氧化還原反應(yīng)和電極表面附近的電雙層的形成，用兩種方法積蓄電荷�；谘趸�原反應(yīng)機(jī)制，贗電容和電池的操作多少有些相似。因?yàn)橼I電容器件的有兩種儲(chǔ)能方式，所以其電容遠(yuǎn)大于雙電層，但因?yàn)榉ɡ谶^程反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)，它的速率較慢，所以其功率密度低于雙電層電容器。由于電極材料的表面吸附能力，結(jié)構(gòu)形貌，孔徑尺寸對贗電容都是重要因素。所以目前研究者們把研究內(nèi)容主要放在對贗電容電極材料合理的設(shè)計(jì)，優(yōu)化其氧化還原位點(diǎn)，在確保其的功率密度的同時(shí)，也將它的能量密度提升。到目前為止，贗電容主要的活性材料包括過渡金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。但與雙電層電容器進(jìn)行比較，贗電容器缺點(diǎn)是其性能十分依賴材料的活性位點(diǎn)的數(shù)量，這嚴(yán)重阻礙其商業(yè)應(yīng)用[5]。PositiveelectrodeNegativeelectrodeElectrolyteElectrolyteSeparatore-M+nM+n+1+-圖1.2贗電容器儲(chǔ)能機(jī)理圖Figure1.2Faradayquasi-capacitorenergystoragemechanismdiagram

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文4（3）混合型電容器儲(chǔ)存機(jī)理為了使超級電容器具有高電容，高功率密度等特點(diǎn)，研究人員將雙電層電容器和贗電容器的特點(diǎn)組合在一起形成混合型電容器。其儲(chǔ)能機(jī)理如圖1.3所示，正極材料通常是贗電容材料（金屬氧化物），負(fù)極則是由雙電層電極材料（活性炭）構(gòu)成，這種耦合而成的電容器使以上兩種電容器的缺點(diǎn)黯然失色。該組合的電容器即擁有高比電容，高工作電壓又可以發(fā)揮高功率密度等優(yōu)勢。然而，混合型電容器的整體電化學(xué)性能仍取決于電極材料和電解質(zhì)并且兩種材料的電極組裝而成的器件性能好于單一材料�；旌闲统夒娙萜饕灿衅渚窒扌裕缙淠芰棵芏冗�不足以代替鋰離子電池等儲(chǔ)能設(shè)備，在交流電路無法使用，僅能運(yùn)用在直流電路等。ElectrodeElectrodeElectrolyteElectrolyteSeparatore-+++++++-------圖1.3混合型超級電容器儲(chǔ)能機(jī)理圖Figure1.3Energystoragemechanismdiagramofhybridsupercapacitor1.2.3超級電容器的特點(diǎn)作為儲(chǔ)能器件，超級電容器在這個(gè)領(lǐng)域也可以與電池分庭抗禮，與傳統(tǒng)電容器相比其儲(chǔ)能原理很像，但它具有相對更高的能量密度，其適用范圍更廣。超級電容器之所以具有研究價(jià)值和商業(yè)價(jià)值主要是由于其具有如下幾個(gè)重要的優(yōu)勢：（1）功率密度高。超級電容器之所以廣受好評，是因?yàn)樗哂衅渌麅?chǔ)能器件沒有的優(yōu)點(diǎn)。如圖1.4所示，可以知道受到電荷儲(chǔ)能的方式不同，超級電容器擁有電活性材料陰陽離子間化學(xué)性質(zhì)的變化又有雙電層的存在，而電池僅是單純的氧化還原，傳統(tǒng)電容器則屬于沒有發(fā)生法拉第反應(yīng)的儲(chǔ)能器材，所以超級電容器功率密度遠(yuǎn)高于普通電池等，其功率密度是其數(shù)倍[6]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]綠色電化學(xué)儲(chǔ)能器件超級電容器的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J]. 吝彥楠,于鋒,尹智敏,楊金鳳.  化學(xué)教育(中英文). 2020(03)
[2]超級電容器的原理及應(yīng)用[J]. 李夢格,李杰.  科技風(fēng). 2019(13)
[3]NiO納米棒的制備及其室溫下NOx氣敏性研究[J]. 楊穎,劉文燚,張承鑫,張帥,孫悅.  電子元件與材料. 2017(11)



本文編號：2969091