作為一種重要的儲能系統(tǒng),超級電容器具有功率密度高、循環(huán)壽命長及工作溫度寬等優(yōu)點,但與電池系統(tǒng)相比,超級電容器的能量密度低了幾個數(shù)量級。根據(jù)能量密度公式E=?CV²可知,增加電極材料的比電容C和擴寬電勢窗V是提升超級電容器能量密度的關(guān)鍵。過渡金屬銅基、鎳基硫化物因其比電容高、結(jié)構(gòu)多樣而成為當前研究的熱點。但是,硫化物較差的電子傳輸速率和熱穩(wěn)定性導(dǎo)致了其較差的倍率性能和循環(huán)壽命。三維石墨烯具有多孔連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電子傳輸速率,可以作為一種理想的導(dǎo)電基底,與硫化物復(fù)合可以提高電極材料整體的電化學(xué)性能�；诖�,本論文設(shè)計了不同結(jié)構(gòu)的銅基、鎳基硫化物,并將其與三維石墨烯復(fù)合,制備出具有三維導(dǎo)電通道的硫化物/石墨烯復(fù)合電極材料。從電極材料的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、非對稱器件的構(gòu)造角度出發(fā),探索了電極材料的結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的關(guān)系,以及其在固態(tài)電容器中的應(yīng)用。所取得的主要研究成果可以歸納為如下:（1）通過控制反應(yīng)體系對硫化銅（Copper Sulfide,CuS）進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和組裝,并與三維石墨烯（Three-dimensional Graphene,3DG）進行復(fù)合。研究發(fā)現(xiàn),在水... 

【文章來源】：太原理工大學(xué)山西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

電化學(xué)儲能器件拉貢曲線圖

如圖1-2(a)所示的緊密結(jié)構(gòu)[14, 15]。其中，正負離子規(guī)則的位于電極材料與界面的兩側(cè)，類似于傳統(tǒng)平板電容器中的電荷分布，這個結(jié)構(gòu)可以等效為一個平板電容器，并可用如下公式描述單側(cè)的電荷密度( )與兩層電荷間的電勢差(V)的關(guān)系，其中，d 為正負電荷中心的距離[16]。σ = 0 (1-2)而且，該電容器的電容（Cd）可表示為 = = 0 (1-3)Helmholtz 模型在早期盡管對電容現(xiàn)象的發(fā)展做出了巨大貢獻，但是該模型有一個不可忽略的缺陷：只考慮了電極材料表面對電解液中反離子的靜電吸附作用，而忽視了反離子的熱運動，并且沒有考慮帶電粒子的溶劑化現(xiàn)象。之后，Gouy 和 Chapman 改進了這個模型，即 Gouy-Chapman 模型，該模型提出了一個擴散雙電層模型，認為介質(zhì)中的反離子不僅受固體表面離子的靜電吸引力，使其整齊地排列在表面，而且受到熱運動的影響，使其離開表面，無規(guī)則的分散在介質(zhì)中。形成了如圖 1-2(b)所示的結(jié)構(gòu)。但是Gouy-Chapman 模型同樣存在缺陷，一是沒有考慮離子大小，二是沒有考慮鄰近表面的離子由于受到固體表面靜電作用和 Van der Waals 引力

圖 1-3 贗電容的三種類型[24]Figure 1-3 Three types of pseudocapacitor金屬離子在表面遠高于其氧化還原電位的不同的金屬上形成吸附單層時，位沉積，但是只能發(fā)生 Cu，Pb 這種功函數(shù)較小的金屬向 Au，Pt 這種功函進行沉積。氧化還原贗電容是離子被電化學(xué)吸附在具有法拉第電荷轉(zhuǎn)移的成的。而當離子插入到氧化還原活性物質(zhì)的層間，同時有法拉第電荷轉(zhuǎn)移時，就會形成插層型贗電容。插層贗電容是一種新型的贗電容形式，它不池的插層，材料在反應(yīng)過程并沒有相變產(chǎn)生。典型的贗電容材料，包括過、氫氧化物、硫化物，導(dǎo)電聚合物等材料[25]。三種不同類型的贗電容是由過程和不同類型的材料而導(dǎo)致的。超級電容器組成

【參考文獻】：
期刊論文
[1]拉曼光譜在石墨烯結(jié)構(gòu)表征中的應(yīng)用[J]. 吳娟霞,徐華,張錦.  化學(xué)學(xué)報. 2014(03)



本文編號：3230024