由于全球經(jīng)濟迅猛發(fā)展和社會人口急劇膨脹,能源短缺和環(huán)境污染問題日益凸顯,成為影響人類生存健康和制約人類文明發(fā)展的重要因素。因此,開發(fā)可再生的清潔能源和高效安全的儲能技術(shù)成為目前的研究熱點。超級電容器,一種清潔安全的儲能裝置,具有充放電快,功率密度大,綠色環(huán)保等優(yōu)點,引起了許多儲能領(lǐng)域?qū)＜业臒崆嘘P(guān)注。但是超級電容器的進一步的應(yīng)用被其較低的能量密度嚴重限制,為了克服這一短板,優(yōu)化電極材料勢在必行。過渡金屬基材料,基于氧化還原的儲能機理,具有較高的理論容量,尤其是雙金屬化合物材料,更是顯示出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。本論文基于NiCo雙金屬氫氧化物/硫化物材料,優(yōu)化其結(jié)構(gòu),制備具有多層級中空結(jié)構(gòu)的納/微米材料,系統(tǒng)評估了該材料作為電極材料的性能,深入解析了該材料結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成與性能之間的構(gòu)效關(guān)系,并測評了組裝成扣式超電或柔性超電真實情況下的性能,主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:（1）基于奧斯瓦爾德原理,水熱一步法制備海膽狀堿式碳酸鎳鈷電極材料（Ni2Co（CO3）2（OH）2）用于扣式超級電容器。基于復(fù)合電極的多層級微/納米結(jié)構(gòu),碳酸根插層引起的層間空間擴展和親水性增加,以及雙金屬化學(xué)成分優(yōu)勢,Ni2Co... 

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１雙電層的三個模型機理（ａ）Ｈｅｌｍｈｏｌｉｔｚ模型（ｂ）?Ｇｏｕｙ－?Ｃｈａｐｍａｎ模型（ｃ）?Ｓｔｅｍ模型??Ｆｉｇ?１．１?Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ｔｈｒｅｅ?ｍｏｄｅｌ?ｉｎ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ．?（ａ）Ｈｅｌｍｈｏｌｉｔｚ?Ｍｏｄｅｌ（ｂ）?Ｇｏｕｙ－?Ｃｈａｐｍａｎ??

?第１章緒論???Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ??Ａｃｔｉｖｅ?ｌａｙｅｒ??ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?Ｉ??ｉ??Ｈ＠?！?？—?Ｃ＋?Ｃ??—＋？ｅｅｅ？？＝—??＋？?ｅ?？?０－?０??＿ｒ?：?ｌ??Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??圖１．２?（ａ）雙電層儲能機理（ｂ）雙電層等效電路??Ｆｉｇ?１．２（ａ）?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｉｎ?ｄｏｕｂｌｅ－ｌａｙｅｒ?ｃａｐａｃｉｔｏｒ?（ｂ）??如圖１．２ａ，雙電層電容的儲能機理與傳統(tǒng)電容器中平板電容的產(chǎn)生過程相??似，但由于雙電層的電荷間距遠小于傳統(tǒng)電容器的間距，因此雙電層電容的儲能??能力更高。相比于其他儲能方式，雙電層電容最大特征是，在充放電過程中，依??靠的是電極材料表面的電荷吸附脫附作用，是一個純粹的物理過程，電極材料與??電解液之間沒有電荷和離子的轉(zhuǎn)移與交換，無任何法拉第和氧化還原反應(yīng)發(fā)生，??因此雙電層電容大小與電勢無關(guān)，在工作電壓范圍內(nèi)它的電容保持不變，也就是??它的比電容是一個常數(shù)。一個完整的超級電容器實際上可以看做??兩個超級電容器的串聯(lián)，總電容可以用以下公式表示：＋?＝??Ｃｊ?Ｃ＋?Ｃ—??碳基材料，包括活性碳，碳納米管，石墨烯等是最典型依據(jù)Ｋ３ＬＣＳ儲能的電??極材料。尤其是活性炭，制備工藝簡單，來源廣泛，價格低廉，比表面積大，導(dǎo)??電性高，具有適合離子擴散和吸附的多孔結(jié)構(gòu)，化學(xué)穩(wěn)定性好，因而被大量應(yīng)用??于超級電容器的研宄與開發(fā)，也是目前超電商業(yè)化最成熟的電極材料。［５］碳納??米管，石墨烯等材料相對來說制備工藝復(fù)雜，但由于具有良好的導(dǎo)電性和獨特的??機械性能，在柔性器件的開發(fā)與利用方

的運行電壓窗口，器件的能量密??度相應(yīng)提高。??１．３．３混合型超級電容器??Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ?Ｂａｔｔｅｒｙ－ｔｙｐｅ??ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?丨?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??：ＥＤＬＣ?〇Ｈ?＾??Ｍａｔｅｒｉａｌ＾：?（Ｍ－）?（Ｎａｉ）：＾?ｅ??集?集??流?流??體?體??Ｐｓｅｕｄｏ－?Ｈ＋?一??ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｉ?ＯＨ?（Ｋ＋）二?ｆ?｜｜??ｍａｔｅｒｉａｌｓ?（Ｍ１１－）?（Ｎａ＋）?�。�??、?１???－Ａ?夕??圖１．４混合型超級電容器儲能機理??Ｆｉｇ?１．４?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｉｎ?ｈｙｂｒｉｄ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ．??混合型超級電容器，又稱雜化電容器，類似于非對稱超級電容器。但是其中??一側(cè)電極是電池型材料，另外一側(cè)為電容型電極材料，可以是ＥＤＬＣ也可以是??贗電容電極材料。電解液可以是水系，有機，離子液體，固態(tài)，取決于電極材料，??同時利用兩種材料，混合型超級電容器可以達到更高的電壓窗口，這樣組裝出來??的設(shè)備同時具有高比容量和高倍率性能，表現(xiàn)出更高的能量密度，因此迅速成為??最近幾年的關(guān)注熱點�；旌闲统夒娙萜鲀δ軝C理如圖所示，充電時，電解液中??的陰陽離子分別朝兩極移動，在電容型電極材料表面上發(fā)生快速的電荷轉(zhuǎn)移，在??電池型電極材料表面則發(fā)生快速的氧化還原反應(yīng)。［９］目前常見的幾種混合型超電??包括：鋰離子混合型超電，鈉離子混合型超電，酸性／堿性混合型超電。??然而目前的混合型超級電容器仍然需要提高功率密度和循環(huán)性能，主要原??７??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Definitions of Pseudocapacitive Materials: A Brief Review[J]. Yuqi Jiang,Jinping Liu.  能源與環(huán)境材料(英文). 2019(01)

碩士論文
[1]MOFs衍生的中空結(jié)構(gòu)磷化物的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用[D]. 侯樹金.華東師范大學(xué) 2018



本文編號：3291209