隨著不斷增長的能源需求,不斷惡化的自然環(huán)境和日益枯竭的化石燃料,設(shè)計(jì)和發(fā)展高效穩(wěn)定的能量存儲和轉(zhuǎn)化器件已經(jīng)成為儲能技術(shù)領(lǐng)域重要挑戰(zhàn)。超級電容器,作為連接傳統(tǒng)電容器和電池的橋梁,由于其超高的能量密度、迅速完成充放電過程的特質(zhì)和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性引起了科研工作者的廣泛興趣。根據(jù)電容器的電極材料和儲能機(jī)理,超級電容器大概可以分為兩類:雙極板型電容器和贗電容器。一般來講,雙極板型電容器表現(xiàn)出超高的功率密度（10.0 kW kg-1）和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能（10000次循環(huán)）。贗電容器則表現(xiàn)出超高的比容量和能量密度（100 Wh kg-1）。為了協(xié)同利用雙極板型電容器高功率密度和贗電容器高能量密度的優(yōu)點(diǎn),我們提出設(shè)計(jì)和發(fā)展基于贗電容電極材料和雙極板型超級電容器的電極材料的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1.采用簡單的沉積和干燥方法在NiCo2O4納米片基底上沉積氧化石墨烯,隨后采用化學(xué)還原的方法得到了組分和形貌可控的NiCo2O4和還原的氧化石墨烯（rGO）的復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。由于互為聯(lián)通多孔的結(jié)構(gòu)和奇特的電子結(jié)構(gòu),NiCo2O4@rGO復(fù)合納米結(jié)構(gòu)電極表現(xiàn)出較高的導(dǎo)電率,較多的電化學(xué)活性位點(diǎn)和較... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２?（ａ）超級電容器的結(jié)構(gòu)示意圖；（ｂ）雙極板電容器，贗電容和電池的儲能機(jī)??［５５、６３］

?Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??Ｉ?Ｃａｒｂｏｎ－ｂａｓｅｄ?ａｃｔｉｖｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?Ｐｓｅｕｄｏ－ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ?ａｃｔｉｖｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ??圖１．２?（ａ）超級電容器的結(jié)構(gòu)示意圖；（ｂ）雙極板電容器，贗電容和電池的儲能機(jī)??理示意圖［５５、６３］。??超級電容器由電極、電解質(zhì)、隔膜和若干引線構(gòu)成（如圖１．２ａ）。其中超級電??容器的電極往往是由電化學(xué)活性材料、導(dǎo)電膠、粘合劑和集流器構(gòu)成，但是導(dǎo)電??膠和粘合劑通常會導(dǎo)致部分電化學(xué)活性物質(zhì)失去活性，因此基于無粘合劑和導(dǎo)電??膠的直接在集流器上“生長”電化學(xué)活性材料的策略被提出來并且得到了廣泛的研??究［６４＿６７］。根據(jù)成分來分，超級電容器的電解質(zhì)可以分為有機(jī)電解質(zhì)和無機(jī)電解質(zhì)；??根據(jù)形態(tài)來分，超級電容器可以分為固態(tài)電解質(zhì)，半固態(tài)電解質(zhì)和液態(tài)電解質(zhì)。??并且不同的電解質(zhì)表現(xiàn)出不同的特征（例如：有機(jī)電解質(zhì)往往表現(xiàn)出更高的電壓??窗ＩＩ，然而導(dǎo)電性往往耍低于尤機(jī)電解質(zhì)；固態(tài)電解質(zhì)在安全性和Ｉ：作電壓參數(shù)??等方面表現(xiàn)出巨大優(yōu)勢，但在電子輸運(yùn)和離子擴(kuò)散效率方面卻表現(xiàn)出諸多不足），??Ｗ此在設(shè)ｉｌ?？特定功能的超級電容器的過程中，需要協(xié)同利用不同電極材料和電解??質(zhì)的特質(zhì)１６８＿７｜］。通常

?第一章緒論??（Ｓｔｅｍ），另夕卜一個(gè)區(qū)域?yàn)閿U(kuò)散層（如圖１．３（ｃ）所示）。其中，緊密層可以進(jìn)一步分??為靠近電極的ＩＨＰ層和較遠(yuǎn)的ＯＨＰ層，并且其離子分布類似于Ｈｅｌｎｉｈｏｌｔｚ雙電??層模型結(jié)構(gòu)；在擴(kuò)散層中離子分布類似于Ｇｏｕｙ－Ｃｈａｐｍａｎ雙電層模型結(jié)構(gòu)。因此??在整個(gè)施特恩（Ｓｔｅｍ）模型中，雙極板電容可以看作是由緊密層電容和擴(kuò)散層電??容串聯(lián)，表達(dá)式為：??—＝?１??（１－３）??ｃｄｌ?ＣＨ?Ｃ?ｄｉｆｆ??１．３．４贗電容電容器的儲能原理??Ｕｎｄｅｒｐｏｔｅｎｔｉａｌ?Ｒｅｄｏｘ?Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ??Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?Ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ??／?ａ?／?／／??＾?＾＾?＾?＾?Ｐｒｏｔｏｎ?（Ｈ＋）?Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ?Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ?ｉｏｎ??＾?＾?ｐ?＾?＾?ｉｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?ｈｏｓｔ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｉｎ?ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ??譽(yù)淺？？?卜Ｉ碟」?ｉ?ｆ?？?？??Ｃ?Ｃ?〇?Ｗ?Ａ?Ｚ?＞＞？？３??！碑。?ｊ?Ｉ?＃??Ｓ?ｚｅ＊?ＳＭ?Ｏｘ?＋?ｚｅ￣?＝?Ｒｅｄ?ＭｙＡｚ?＋?ｘＬｉ＊?＋?ｘｅ￣?ｆ＝＊?Ｌｉｘ?ＭｙＡｚ??Ｏ２＇?＾?ｉｎ－ｌａｔｔｉｃｅ??、??＾??Ｅ?＝?Ｅ〇？罷＇ｎｉ＾ｊ??圖１．４基于不同的法拉第過程贗電容的儲能機(jī)理示意圖??贗電容器是法拉第能量存儲器件，它是通過在電極表面／表面附近發(fā)生可逆快??速的氧化還原反應(yīng)存儲能量。這一過程和雙極板電容器的儲能機(jī)理完全不同，不??是單純的依靠靜電荷聚集在電極表面

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]超級電容器用3D石墨烯材料的設(shè)計(jì)、制備和電化學(xué)性能研究[D]. 黃海富.南京大學(xué) 2015



本文編號：3268164