隨著能源以及環(huán)境問題的加劇,環(huán)境友好且高性能的儲(chǔ)能設(shè)備引起了廣泛的關(guān)注。超級(jí)電容器憑借其高功率密度,長(zhǎng)壽命,操作安全和快速充放電等特點(diǎn)成為最具潛力的電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存設(shè)備之一。但是它存在工作電壓低,能量密度相對(duì)較小等問題。提高超級(jí)電容器性能的重要方法之一就是制備高性能的電極材料。單一材料存在很多不足,本文中我們把具有優(yōu)異導(dǎo)電性的材料（碳材料,導(dǎo)電高分子材料等）與金屬氧化物進(jìn)行復(fù)合,制備了具有良好性能的贗電容復(fù)合電極材料,具體內(nèi)容如下:1.通過兩步法制備了聚批咯（PPy）/MnO2/Ni foam 一體化超級(jí)電容器電極材料。MnO2納米片陣列（Nanosheets Arrays,NSAs）經(jīng)水熱法制備,有序生長(zhǎng)于三維泡沫鎳（Ni foam）基底上,而原位聚合法制備的PPy均勻且牢固地包覆在Mn02納米片陣列上。該電極在1mAcm-2時(shí)測(cè)得的比電容為282 mFcm-2,恒電流充放電（GCD）6000次比電容可以維持最初值的95%。由該復(fù)合電極材料組裝的紐扣式對(duì)稱器件（SSC）具有優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性（循環(huán)6000次后電容保持率為90%）,并能成功點(diǎn)亮LED燈泡。該電極材料的優(yōu)異性能主要?dú)w因于:其... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２雙電層電容器工作原理圖［１９］??

?｜?＋１．＿?，編?｜??圖１．２雙電層電容器工作原理圖［１９］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｔｈｅ?ｗｏｒｋｉｎｇ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｏｆ?ＥＤＬＣｓ??１．３．２贗電容電容器??贗電容電容器（Ｃｏｎｗａｙ第一次提出）電極材料主要包括過渡態(tài)金屬氧／氫氧化物、??導(dǎo)電高分子，金屬Ｓ化物、金屬Ｎ化物等。贗電容器的儲(chǔ)能機(jī)理是：在電極材料表面以??及體相中發(fā)生快速、可逆的電化學(xué)反應(yīng)，如圖１．３所示。??對(duì)于贗電容器，充電時(shí)電極材料不但會(huì)有電荷聚集與分離，而且還在它的表面和體??相中發(fā)生快速、可逆的氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)的過程中，電荷就被存儲(chǔ)到電極中。這一??原理與電池類似｜２４〗。在贗電容器電極會(huì)產(chǎn)生如下電化學(xué)反應(yīng)：（１）可逆的吸附反應(yīng)；??（２）可逆的氧化還原反應(yīng)；（３）可逆的摻雜、去摻雜反應(yīng)（ｐ型或是ｎ型）。??贗電容器的電容包括了雙電層電容和贗電容。電極材料的電活性反應(yīng)會(huì)同時(shí)在表面??和體相中發(fā)生，這樣可以增加比容量和能量密度。通常來說，贗電容電容器的比容量可??以達(dá)到雙電層電容器的１〇￣１〇〇倍｜２５１，但是，與雙電層電容器相比其倍率性能和循環(huán)性??能較差。??５??

比其具有很好的環(huán)境友好性和作為隔離片的能力。Ｌｉ等［５６］通過控制ＧＥ的氧化程度制備??了?Ｍｎ０２／Ｇ０復(fù)合材料，探宄表明此實(shí)驗(yàn)中ＧＥ的最佳氧化時(shí)間為８?ｈ。??由以上分析可知，不同的碳材料有各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又存在很多不足。圖１．４對(duì)ＡＣ，??ＣＮＴ和ｒＧＯ作為雙電層超級(jí)電容器電極材料的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了解釋１５１ＬａＣ的非均勻孔徑??分布限制了電解質(zhì)離子的運(yùn)輸：很大部分的ＡＣ沒在儲(chǔ)能的過程中發(fā)揮作用，導(dǎo)致比電??容較�。▓D１．４ａ）。雖然ＣＮＴ比ＡＣ和ＧＥ具有更好的導(dǎo)電性，他們往往容易堆疊成束，??只有堆疊在外部的可用于離子吸附（圖１．４ｂ），這又導(dǎo)致差的電化學(xué)性能。ＧＥ以及其??衍生物具有比表面積大、電導(dǎo)率好、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)勢(shì)［３ｈ４５］。然而，范德瓦爾斯力（ｖａｎ??ｄｅｒＷａａｌｓｆｏｒｃｅ）的存在使ＧＥ片層有團(tuán)聚的趨勢(shì)，減�。员缺砻娣e，而這又限制了尚子??擴(kuò)散并且減小了材料的比電容。??ａ：龜：??（Ｃ）??－ｎ??圖１．４活性碳（ａ），碳納米管（ｂ）和石墨烯（ｃ）作為電極材料的優(yōu)缺點(diǎn)示意圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｔｈｅ?ａｄｖａｎｔａｇｅｓ?ａｎｄ?ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ：?（ａ）?ＡＣ，?（ｂ）?ＣＮＴ?ａｎｄ?（ｃ）?ｇｒａｐｈｅｎｅ??１．４．２導(dǎo)電髙分子材料??導(dǎo)電高分子材料因其獨(dú)有的特點(diǎn)被認(rèn)為是很優(yōu)異的贗電容電極材料。常見的導(dǎo)電高??分子材料有聚苯胺（ＰＡＮ１）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超級(jí)電容器的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 余麗麗,朱俊杰,趙景泰.  自然雜志. 2015(03)
[2]超級(jí)電容器綜述[J]. 劉小軍,盧永周.  西安文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(02)

博士論文
[1]碳材料結(jié)構(gòu)與官能化調(diào)控及其應(yīng)用于鋰硫電地和超級(jí)電容器的研究[D]. 李偉.東北師范大學(xué) 2015
[2]基于超級(jí)電容器用的四氧化三鈷的形貌可控制備及性能研究[D]. 李艷華.中南大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3297477