超級(jí)電容器作為一種重要的能量存儲(chǔ)器件因?yàn)榫哂谐斓某浞烹娝俣群统L的循環(huán)壽命等優(yōu)點(diǎn),以電子電源或電動(dòng)電源的形式己經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。然而,超級(jí)電容器的能量密度相對(duì)于其他能量存儲(chǔ)設(shè)備略顯不足,目前通用的金屬集流體占比較重,使得超級(jí)電容器中含有過多過重的不貢獻(xiàn)電化學(xué)儲(chǔ)能容量的“多余”部分。針對(duì)此問題,本論文主要研究和設(shè)計(jì)了性能優(yōu)異且不含金屬集流體的柔性自支撐正、負(fù)極材料,并組裝、匹配成非對(duì)稱水系以及全固態(tài)柔性超級(jí)電容器器件,通過增加活性物質(zhì)比重和工作電壓窗口的辦法得到了高能量密度的超級(jí)電容器電極材料和器件。主要的工作和研究成果如下:（1）為了探索高性能柔性超級(jí)電容器負(fù)極材料,我們通過對(duì)碳纖維布在空氣中進(jìn)行控制退火處理的辦法,制備了高電化學(xué)活性的柔性自支撐碳基負(fù)極�；罨蟮奶疾荚谥行訬a₂SO₄溶液中展現(xiàn)出寬的電化學(xué)儲(chǔ)能電勢(shì)窗口、較高的電容容量、以及優(yōu)秀的循環(huán)性能;同時(shí),該柔性碳布纖維在2 M的KOH溶液中也表現(xiàn)出優(yōu)秀的性能。（2）通過高溫水浴的方式成功地使MnO₂均勻生長在了酸處理后的碳納米管（CNT）表面得到MnO

【文章頁數(shù)】：157 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景(引言)
    1.2 超級(jí)電容器簡介
        1.2.1 超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)和組成
        1.2.2 超級(jí)電容器的儲(chǔ)能機(jī)理及分類
            1.2.2.1 雙電層電容
            1.2.2.2 贗電容
            1.2.2.3 混合型電容
        1.2.3 超級(jí)電容器電極材料
            1.2.3.1 碳材料
            1.2.3.2 金屬化合物
            1.2.3.3 導(dǎo)電聚合物
    1.3 柔性超級(jí)電容器簡介
        1.3.1 金屬集流體底柔性超級(jí)電容器
        1.3.2 碳基柔性超級(jí)電容器
    1.4 超級(jí)電容器特點(diǎn)及應(yīng)用
        1.4.1 超級(jí)電容器的特點(diǎn)
        1.4.2 超級(jí)電容器的應(yīng)用
    1.5 本論文的選題目的及主要研究內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)材料與測試方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及規(guī)格
    2.3 材料表征
        2.3.1 掃描電子顯微鏡
        2.3.2 透射電子顯微鏡
        2.3.3 X射線衍射儀
        2.3.4 拉曼光譜
        2.3.5 比表面儀
        2.3.6 熱重分析
        2.3.7 X射線光電子能譜
        2.3.8 傅里葉變換紅外光譜儀
    2.4 電化學(xué)性能測試及相關(guān)計(jì)算
        2.4.1 三電極體系樣品的制備
        2.4.2 紐扣電池的裝配
        2.4.3 柔性薄膜電池的裝配
        2.4.4 循環(huán)伏安(CV)
        2.4.5 交流阻抗(EIS)
        2.4.6 恒流充放電測試
        2.4.7 循環(huán)穩(wěn)定性測試
        2.4.8 倍率性能測試
        2.4.9 能量密度和功率密度
第三章 柔性碳布的活化及其性能的研究
    3.1 前言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 碳纖維布的熱重分析
        3.3.2 碳纖維布在中性環(huán)境下的電化學(xué)性能分析
        3.3.3 碳纖維布在堿性環(huán)境下的電化學(xué)性能分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 柔性δ-MnO_2@CNT/CNT對(duì)稱超級(jí)電容器的制備及其性能研究
    4.1 前言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備碳納米管(CNT)
        4.2.2 水浴法制備碳納米管基MnO_2復(fù)合物δ-MnO_2@CNT
        4.2.3 制備柔性自支撐電極δ-MnO_2@CNT/CNT以及對(duì)稱超級(jí)電容器
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 δ-MnO_2@CNT的物相和形貌表征
        4.3.2 δ-MnO_2@CNT的電化學(xué)性能分析
        4.3.3 無金屬集流體的自支撐柔性δ-MnO_2@CNT/CNT薄膜電極及其對(duì)稱超級(jí)電容器的電化學(xué)性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 柔性NiCo_2O_4@CNT/CNT//ACC非對(duì)稱超級(jí)電容器的制備及其性能研究
    5.1 前言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 復(fù)合物NiCo_2O_4@CNT的制備
        5.2.2 制備柔性自支撐電極NiCo_2O_4@CNT/CNT以及柔性非對(duì)稱超級(jí)電容器
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 NiCo_2O_4@CNT的物相和形貌表征
        5.3.2 CNT,NiCo_2O_4,NiCo_2O_4@CNT及其前驅(qū)體的熱重分析
        5.3.3 NiCo_2O_4@CNT的電化學(xué)性能分析
        5.3.4 無金屬集流體的柔性自支撐NiCo_2O_4@CNT/CNT薄膜電極的電化學(xué)性能分析
        5.3.5 柔性自支撐非對(duì)稱超級(jí)電容器NiCo_2O_4@CNT/CNT//CFC的電化學(xué)性能分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 NiCo_2S_4超級(jí)電容器正極的制備以及非對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝
    6.1 前言
    6.2 實(shí)驗(yàn)部分
        6.2.1 碳納米管基NiCo_2S_4復(fù)合物NiCo_2S_4@CNT的制備
        6.2.2 制備柔性自支撐電極NiCo_2S_4@CNT/CNT及柔性非對(duì)稱超級(jí)電容器
    6.3 結(jié)果與討論
        6.3.1 NiCo_2O_4@CNT的物相和形貌表征
        6.3.2 NiCo_2S_4@CNT復(fù)合物粉末以及無金屬集流體的柔性自支撐薄膜電極的電化學(xué)性能表征
        6.3.3 柔性自支撐非對(duì)稱超級(jí)電容器NiCo_2S_4@CNT/CNT//ACC的電化學(xué)性能分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]碳納米管負(fù)載鈷、鎳硫化物催化劑電解水析氧的研究[D]. 李鐘平.華南理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3675200