超級電容器作為一種新型的儲能裝置,兼具傳統(tǒng)電容器和電池的優(yōu)點,因而吸引了全球研究者們的關(guān)注。但實際應(yīng)用中仍受到能量密度低的限制,根據(jù)能量密度的計算公式:E=1/2 CV²可知,提高能量密度主要有以下兩種途徑:一種是設(shè)計制備具有高比容量（C）的新型電極材料;另一種是組裝不對稱超級電容器以獲得寬的電壓窗口（V）。本論文主要通過設(shè)計制備二元金屬氧化物(W_0.4Mo_0.6O₃納米針)、稀土元素?fù)诫s的金屬氧化物（Ce摻雜的NiMoO₄納米片）、二元金屬氧化物納米復(fù)合材料（Fe₃O₄@Bi₂O₃）、氫氧化物復(fù)合材料（NiMoO₄@NiCo-LDH納米復(fù)合材料）以及生物質(zhì)碳材料作為電極材料,匹配適當(dāng)?shù)乃惦娊庖?構(gòu)筑新型的不對稱超級電容器,從而有效提升器件的整體性能。本論文的主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1、通過無表面活性劑輔助的一步水熱法制備得到新型二元鎢鉬氧化物(W_0.4

【文章來源】：西北師范大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

傳統(tǒng)電容器、電池與超級電容器的特征比較圖

第一章緒論3針對超級電容器目前所存在的這些難點和挑戰(zhàn)，我們應(yīng)從其電極材料的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行分析和深入研究以更好的解決這些問題。1.2.3超級電容器的結(jié)構(gòu)和分類1.2.3.1超級電容器的結(jié)構(gòu)圖1-2為超級電容器的結(jié)構(gòu)圖，從圖中我們可以清楚的認(rèn)識到超級電容器是由電活性材料、隔膜、集流體和電解液構(gòu)成的。其中電極材料的活性與電解質(zhì)溶液的選取，對器件的整體性能有至關(guān)重要的作用。圖1-2超級電容器結(jié)構(gòu)示意圖。Figure1-2Schematicofthesupercapacitors.（1）電極材料一般具有大的比表面積，導(dǎo)電性好等特點，是超級電容器的核心組成部分[12]。常見的電極材料分別有：碳基材料、導(dǎo)電聚合物、金屬化合物及復(fù)合材料。（2）隔膜其主要作用是將正負(fù)極隔絕，避免發(fā)生短路現(xiàn)象。對隔膜的一般要求是：①耐腐蝕，電化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)；②資源豐富，廉價易得；③材料是電子導(dǎo)體的絕緣體；④具有良好的電解液的浸潤性。（3）集流體是將電極材料所產(chǎn)生的電流匯集成較大的電流后對外輸出。所以選擇集流體要求為：①優(yōu)良的導(dǎo)電性和較低的內(nèi)阻；②集流體不與電極材料發(fā)生反應(yīng)；③集流體不與電解液發(fā)生反應(yīng)[13,14]。（4）電解液其酸堿性的選擇會直接影響器件的性能。一般選用電化學(xué)穩(wěn)定性好、環(huán)境友好（無毒無污染）、可操作溫度范圍大、電導(dǎo)率高且內(nèi)阻較孝與活性電極材料相匹配、低成本等優(yōu)點的電解液。目前，電解液的研究主要有以下幾種：

第一章緒論5圖1-3（a）靜電電容器，（b）雙電層電容器，（c）贗電容器，（d）混合超級電容器的示意圖。Figure1-3Schematicdiagramof(a)anelectrostaticcapacitor,(b)anelectricdouble-layercapacitor,(c)apseudocapacitor,and(d)ahybrid-capacitor.1.2.4.1雙電層電容器的儲能機(jī)理雙電層電容器是根據(jù)雙電層理論而設(shè)計構(gòu)建的一種器件[36]。在外加電場的作用下進(jìn)行充電過程中，兩個工作電極上分別聚集正負(fù)電荷，吸引電解液中的陰/陽離子分別向正/負(fù)極遷移，形成了離子層，與正負(fù)電荷形成定向排布的雙電層。放電過程中隨著外電路釋放出電子，電極上所聚積的陰/陽離子重新釋放進(jìn)入電解液中，是充電的逆過程。因此這種基于電極材料和電解質(zhì)離子之間雙電層界面的形成來存儲電化學(xué)能量的設(shè)備，稱為雙電層電容器（EDLC），如圖1-4所示。圖1-4雙電層理論模型示意圖：（a）Helmholtz模型，（b）Gouy-Chapman模型，（c）Stern模型。Figure1-4EDLCmodels:(a)Helmholtzmodel,(b)Gouy–Chapmanmodel,and(c)Sternmodel.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]NiMoO4納米顆粒的溶膠-凝膠法合成及其組織、形貌、光學(xué)、磁學(xué)和光催化性能（英文）[J]. V.UMAPATHY,P.NEERAJA,A.MANIKANDAN,P.RAMU.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(08)
[2]Progress in electrical energy storage system:A critical review[J]. Thang Ngoc Cong.  Progress in Natural Science. 2009(03)



本文編號：3603954