隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展,傳統(tǒng)化石能源日漸減少,能源問題變成了限制人類社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵要素。解決能源危機的重要手段是實現(xiàn)可再生能源如風(fēng)能、太陽能等的有效利用,進而替代傳統(tǒng)的化石能源。為了解決新型綠色能源以及能源利用過程中存在的種種問題,人們對儲能設(shè)備性能的要求不斷提高。超級電容器（SCs）和鈉離子電池（SIBs）被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的儲能系統(tǒng)。SCs因其具有大功率密度和超長的循環(huán)壽命等優(yōu)勢得到普遍關(guān)注,它填補了傳統(tǒng)靜電容器和化學(xué)電池之間的空白。因為地殼中鈉資源豐富和低成本,SIBs成為鋰離子電池（LIBs）在大規(guī)模儲能應(yīng)用最有前途的替代品之一。本論文主要對石墨烯夾心活性炭復(fù)合電極的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用、Fe3O4@Na2Ti3O7/碳氮摻雜復(fù)合材料的制備及其在鈉離子電池中的應(yīng)用開展研究。具體研究內(nèi)容如下:工作一:用改性Hummers法制備氧化石墨烯（GO）,通過逐層自組裝的方法,在銅箔與弱酸性溶液的界面,誘導(dǎo)GO進行原位生長,成功地制備了還原氧化石墨烯（rGO）夾心活性炭（AC）顆粒的薄膜（AC/rGO）。通過各種表征手段對薄膜材料進行表征,發(fā)現(xiàn)AC有效地抑制了rGO片層間的堆疊... 

【文章來源】：桂林理工大學(xué)廣西壯族自治區(qū)

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

超級電容器的結(jié)構(gòu)示意圖

桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4是表現(xiàn)出贗電容性質(zhì)。需要特別指出的是，贗電容電極的電容通常包括是贗電容和雙電層電容的共同貢獻，因此在贗電容電極中，這兩種儲存機理是并存的。圖1.2超級電容器的兩種儲電機理(a)雙電層電容和(b)贗電容電容[10]Figure1.2Twostoragemechanismsofsupercapacitors(a)double-layercapacitorand(b)pseudo-capacitorcapacitor[10].1.2.4超級電容器電極材料的研究進展在目前超級電容器的研究中，電極材料是制約技術(shù)發(fā)展的核心，因此，大部分研究都是圍繞著開發(fā)各類比功率高和比容量高的極化電極材料進行的。當(dāng)下，用于制作超級電容器的電極材料主要包括碳基材料、導(dǎo)電聚合物及其復(fù)合材料和過渡金屬氧化物及其復(fù)合材料。1.2.4.1金屬氧化物類超級電容器電極贗電容電容器通常選用能進行氧化還原反應(yīng)的材料，電極材料為金屬氧化物的超級電容器的儲能機理以贗電容為主。其中，化學(xué)沉淀方法和高溫退火的方法可以獲得具有高結(jié)晶性的納米微球分級結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不僅比表面積高，而且電化學(xué)性能優(yōu)異。而溶膠-凝膠法可以制備不同結(jié)構(gòu)形貌的納米材料，Kim等[10]采用溶膠-凝膠法制備了三種結(jié)構(gòu)形貌的納米NiO，其中花狀結(jié)構(gòu)的納米NiO的比表面積最大，電化學(xué)性能也最為優(yōu)異。相比于其他方法，采用電沉積法制備的金屬氧化物電極在超級電容器中往往具有更大的比容量，但是由于工藝相對復(fù)雜，難以在生產(chǎn)實際中應(yīng)用。

娌牧希?哂行磯嚶乓斕男閱埽??昀慈嗣嵌運?詼喔齷??儲能領(lǐng)域中的應(yīng)用進行了研究，如儲氫、超級電容器、鋰離子電池、鋰硫電池和鋰-空氣電池等。與大多數(shù)材料一樣，石墨烯基材料雖然具有理想的體積性能，但是卻很少具有儲能應(yīng)用所需的表面特性[18]。使用單一石墨烯制成的電極材料往往很難將它的優(yōu)秀性能完全體現(xiàn)出來，因此科研工作者通過各種方法將金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物和其它類型的碳材料等均勻地分散于石墨烯層間和表面，以期在石墨烯片層間形成阻隔，阻止其層層堆積，從而達到增加石墨烯的有效比表面積和比容量的目的。圖1.3展示了石墨烯在不同類型超級電容器中的作用及相應(yīng)性能(基于電極材料)[19]。圖1.3石墨烯在不同類型超級電容器中的作用及相應(yīng)性能(基于電極材料)[19]Figure1.3Rolesofgrapheneindifferenttypesofsupercapacitorsandthecorrespondingperformance(basedonelectrodematerials)[19].

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3335940