超級電容器是一種電化學(xué)電容器,是一種新型的儲能裝置。它具有快速的充放電性能、良好的循環(huán)穩(wěn)定性、高的功率密度、綠色環(huán)保無污染、工作溫度范圍廣等特點。根據(jù)儲能機制,超級電容器可以分為雙電層電容器,法拉第電容器和非對稱電容器。電極材料主要有金屬氧化物、碳材料、導(dǎo)電聚合物以及復(fù)合材料。三維石墨烯具有有大的比表面積和多級的孔結(jié)構(gòu),是一種非常理想的超級電容器電極材料。錳的氧化物或氫氧化物價格便宜且具有很好的贗電容特性,但其較弱的電子導(dǎo)電性導(dǎo)致活性材料利用率不高。因此將三維石墨烯和錳的氧化物或氫氧化物復(fù)合,可以得到同時具有高的導(dǎo)電性和比電容的電極材料。本論文的主要研究工作如下:1.采用氨基化硅球為犧牲模板合成了三維石墨烯。為了提高電容性能,通過KMnO4與石墨烯的水熱反應(yīng)在三維石墨烯上沉積MnO2,即制備出MnO2/3D-G復(fù)合材料。通過XRD,CV和GCD表征分析,我們認為水熱反應(yīng)的時間為3 h,得到的MnO2/3D-G-3的性能更好。利用XRD、FESEM、XPS、GCD和CV等測試手段,分析了所制備MnO2/3D-G-3材料的特性。XRD、FESEM和XPS的結(jié)果證實納米MnO2顆粒附著在三維... 

【文章來源】：鄭州輕工業(yè)大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同電化學(xué)能源器件的功率密度和能量密度的關(guān)系圖

.2.1 雙電層超級電容器（EDLCs）雙電層超級電容器的儲能原理是正負離子在固體電極與電解液之間的表面上分別吸附成兩固體電極之間的電勢差,從而實現(xiàn)能量的存儲。其儲能機制如下圖 1-2 所示：充電時固體電極上電荷引力的作用下，電解液中陰陽離子分別聚集兩個固體電極的表面，完量儲存過程；放電時，陰陽離子離開固體電極的表面,返回電解液本體，完成能量釋放。因此，雙電層電容器在能量的儲存與釋放過程中，只進行了陰陽離子的擴散與電遷物理過程，沒有進行任何電化學(xué)反應(yīng)。EDLCs 比容量的計算公式為[7]：*0 rC S d（1-1）中：C 是質(zhì)量比電容；*0 是真空介電常數(shù)；r 是雙電層中電介質(zhì)的介電常數(shù)；S 是電表面積；d 是雙電層的有效厚度。根據(jù)公式（1-1），增加比表面積、減少雙電層的厚度高 EDLCs 儲能的有效手段[8]。因此，碳材料電極的表性質(zhì)如表面積和孔尺寸分布等因素均對雙層電容的大小都很大的影響。

鄭州輕工業(yè)學(xué)院碩士學(xué)位論文存外，也進行了雙電層儲能反應(yīng)，放電時這些離子又會重新回到電解液外電路被釋放了出來。因此 PCs 的比電容值和能量密度都比 EDLCs 的大明，當工作電極的面積一定時，PCs 的比容量大約為 EDLCs 的 10~100 Cs 的功率密度比 EDLCs 的低，這是因為氧化還原反應(yīng)與靜電作用相比所外由于電極材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)，材料會出現(xiàn)溶脹、掉粉等情況，因一般比較差[12]。所以，欲想提高 PCs 的電化學(xué)性能，就需要電極材料在程中，有良好的可逆性和穩(wěn)定性。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Activated carbon derived from rice husk by NaOH activation and its application in supercapacitor[J]. Khu Le Van,Thu Thuy Luong Thi.  Progress in Natural Science:Materials International. 2014(03)
[2]三維石墨烯材料制備方法的研究進展[J]. 石微微,晏菲,周國珺,葉志凱,奚鳳娜.  化學(xué)通報. 2013(11)
[3]溶劑熱法制備納米MnOOH[J]. 陳琳,田俐,李帥,朱金良,呂數(shù)子.  化學(xué)研究. 2011(01)
[4]MnOOH納米棒的低溫水熱合成[J]. 張元廣,陳友存.  無機材料學(xué)報. 2006(05)
[5]納米MnO2超級電容器的研究綜述[J]. 蘇凌浩,范少華,崔玉民.  河南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2006(01)

博士論文
[1]基于氧化石墨烯納米片柔性三維結(jié)構(gòu)的制備及其在電化學(xué)電容器中的應(yīng)用[D]. 龔成師.蘭州大學(xué) 2014
[2]超級電容器用聚丙烯腈基活性碳纖維的直接活化制備及性能研究[D]. 高麗麗.吉林大學(xué) 2014
[3]氫氧化鎳基能量儲存與轉(zhuǎn)換電極體系的探究[D]. 練慧勤.浙江大學(xué) 2011

碩士論文
[1]基于納米結(jié)構(gòu)的非對稱超級電容器的研究[D]. 朱建校.上海師范大學(xué) 2014
[2]石墨烯/二氧化錳復(fù)合材料的制備及其在超級電容器上的應(yīng)用[D]. 徐曉.北京化工大學(xué) 2013
[3]贗電容材料用作超級電容器電極材料的研究[D]. 邱照遠.華僑大學(xué) 2013
[4]過渡金屬氧化物/石墨烯復(fù)合材料的制備及其超級電容性能研究[D]. 張偉豐.浙江大學(xué) 2013
[5]電沉積制備超級電容器電極材料MnO2及其性能研究[D]. 張巍.哈爾濱工程大學(xué) 2009



本文編號：3498040