超級電容器是一種新型的綠色大容量儲能設(shè)備,其性能優(yōu)于電池等傳統(tǒng)儲能方式,具有比容量高,充放電速度快,對環(huán)境無污染,使用壽命長等特點。因此,超級電容器具有很強的應(yīng)用價值。超級電容器的性能主要取決于電極材料要求。近些年來,金屬氧化物在超級電容器方面的應(yīng)用已經(jīng)成為了研究的熱點。因此,本文選用五氧化二釩（V₂O₅）和碳納米纖維（CNFs）、碳微球（CMSs）復(fù)合電極材料的制備及其電化學(xué)性能進行了詳細(xì)研究。本文的主要內(nèi)容分為以下幾個方面:（1）碳微球,碳納米纖維的合成及表征原料為單一的聚丙烯腈用靜電紡絲法控制合成條件制備碳微球,納米碳纖維,并通過掃描電鏡（SEM）、X-射線能譜（XRD）對電極材料的結(jié)構(gòu)及微觀形貌進行了表征和分析,結(jié)果表明成功合成實心納米碳球,納米碳纖維。（2）V₂O₅/CNFs復(fù)合電極材料的制備及表征采用靜電紡絲法控制V₂O₅添加比例制備V₂O₅/CNFs用作超級電容器電極材料。采用掃描電鏡、透射電鏡（T... 

【文章來源】：遼寧科技大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

（a）雙電層超級電容器和（b）贗電容超級電容器的儲能機理示意圖

大電壓，電場力隨之變大，在針頭尖端的小液滴受電場力作用，導(dǎo)電聚合物小液滴半球型表面被靜電力拉扯呈現(xiàn)圓錐形，此時的小圓錐我們稱為Taylor錐[119]。繼續(xù)加大電壓，電場力隨之變大，當(dāng)電場力大小超過臨界值時，電場力克服導(dǎo)電聚合物小液滴的液體表面張力，在表面出現(xiàn)一股射流，射流由帶有正電的針頭尖端射出，此時射流帶正電穿過靜電場，到達(dá)連接負(fù)高壓的接收裝置。射流穿過靜電場時，受到電場力作用會有一個加速過程，在加速過程中射流會在電場中拉伸，形成納米纖維，在接收裝置上呈現(xiàn)一種大片的布狀的納米纖維[120]。圖1.2靜電紡絲原理示意圖Fig.1.2Schematicdiagramofelectrospinning1.4.3靜電紡絲應(yīng)用國內(nèi)外出現(xiàn)多種納米纖維合成方法，先后出現(xiàn)有模板聚合法、熔噴法、裂膜纖維法、裂膜熔噴、靜電紡絲法等。模板聚合法是最先出現(xiàn)的納米纖維復(fù)合方法，以纖維狀物質(zhì)為原料模板，在原料表面發(fā)生生長或其它反應(yīng)，形成納米纖維，但反應(yīng)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)難控制。熔噴法主要借助高速熱氣使熔體迅速拉伸，形成納米纖維，這種方法工藝原理簡單但對設(shè)備加工裝配精度要求高。裂膜纖維法是利用高聚物薄膜單向拉伸形成納米纖維，幾家美國公司應(yīng)用這一方法投入生產(chǎn)，如金百利公司的裂膜熔噴纖維[121-123]和Fiberweb公司制備的紡粘中空纖維[94]。靜電紡絲法出現(xiàn)后，大眾聚焦這一新技術(shù)。靜電紡絲法因為其原理簡單，易操作，原料多樣等優(yōu)點逐漸被各個研發(fā)機構(gòu)重視。靜電紡絲法制備的納米纖維具有結(jié)構(gòu)均勻，直徑可控且范圍廣等優(yōu)點。當(dāng)纖維纖度達(dá)到0.3旦（直徑5微米）以下稱為超細(xì)纖維，此時會出現(xiàn)微纖效應(yīng)，即纖維在質(zhì)量和性能上出現(xiàn)一個新的飛躍[110]。納米纖維具有極大的比表面積、體積比，它形成網(wǎng)氈上有很多微孔，應(yīng)用于電極材料上時電極材料表面會

2.實驗部分18圖2.1三電極測試示意圖Fig.2.1Schematicdiagramofthreeelectrodetest（1）循環(huán)伏安測試循環(huán)伏安測試主要用于研究電極材料活性，氧化還原電位，電極材料發(fā)生的氧化還原反應(yīng)可逆性等電化學(xué)性能。進行循環(huán)伏安測試時，先選取一個初始電位與終止電位，初始電位與終止電位的選擇通常為不發(fā)生氧化還原反應(yīng)的電位，隨后按照設(shè)定的掃描速度從初始電位到終止電位，再以同樣的掃速從終止電位回掃到初始電位，得到的電流電壓曲線為循環(huán)伏安曲線。通過對循環(huán)伏安曲線的分析可以研究材料的電化學(xué)性能，如①循環(huán)伏安曲線通過氧化峰和還原峰的峰電位及峰電位對稱程度判斷該電化學(xué)反應(yīng)的可逆程度。循環(huán)伏安曲線出現(xiàn)的氧化還原峰對稱說明氧化還原反應(yīng)是可逆的，其中峰電流之比的絕對值約為1，|ipc/ipa|≈1(ipc陰極峰電流、ipa陽極峰電流)。峰電位之差約為60mV(25℃)，ΔEp=|Epa-Epc|≈60mV(陰極峰電流Epc與陽極峰電流Epa之差)；若循環(huán)伏安曲線出現(xiàn)的氧化還原峰不對稱則說明反應(yīng)不可逆[115]。②通過對曲線進行分析與計算，可以判斷電極材料電容屬性、發(fā)生反應(yīng)的可逆性以及超級電容器的比容量，公式2.1：VmC△SidVm(2.1)其中Cm為材料比電容，單位Fg-1；V為電壓窗口，單位V；s為掃速，單位Vs-1；m為電極材料質(zhì)量，單位g。③對比分析電極材料在不同掃速下循環(huán)伏安測試曲線，不同掃速循環(huán)伏安曲

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3005671