超級電容器因其功率密度高、充放電速度快、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬等性能優(yōu)勢,被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的能量存儲與轉(zhuǎn)換器件之一。但由于當(dāng)前超級電容器的能量密度較低,這嚴(yán)重制約了其在實際中的應(yīng)用。超級電容器的電極材料是決定其性能的關(guān)鍵,因此通過電極材料的優(yōu)化設(shè)計來提高超級電容器的能量密度等性能受到廣泛關(guān)注。碳材料和過渡金屬氧化物/氫氧化物是最主要的兩類超電容材料,其中碳材料的倍率和循環(huán)穩(wěn)定性好,但是比電容較低;而過渡金屬氧化物/氫氧化物的比電容高,但由于較差的導(dǎo)電性,其倍率和循環(huán)穩(wěn)定性遠不能滿足實際需求。為了解決以上問題,將這兩類材料復(fù)合則能夠?qū)崿F(xiàn)功能互補,也是該領(lǐng)域研究的重點之一。但是如何通過合理的材料結(jié)構(gòu)設(shè)計與可控制備,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)規(guī)整、性能優(yōu)異的復(fù)合電極材料的構(gòu)筑仍是一個挑戰(zhàn)。本論文工作針對上述問題,以一維納米棒陣列作為模板,分別導(dǎo)向構(gòu)筑了有序多孔碳層包覆的納米棒陣列和碳納米管包覆的納米棒陣列。并且以所制備的有序碳納米陣列為載體,采用電合成的方法成功實現(xiàn)了層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)在碳表面的高負載量包覆,制備了碳@LDHs核殼式納米陣列復(fù)合電極材料,并在超電容方面實現(xiàn)了功能的協(xié)同:碳材...

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級電容器的概述
        1.2.1 超級電容器的概念
        1.2.2 超級電容器的組成
        1.2.3 超級電容器的分類
        1.2.4 超級電容器的應(yīng)用
    1.3 超級電容器的電極材料及其種類
        1.3.1 碳材料
            1.3.1.1 活性炭
            1.3.1.2 石墨烯
            1.3.1.3 碳納米管
            1.3.1.4 多孔碳
            1.3.1.5 雜原子摻雜的碳材料
        1.3.2 過渡金屬氧化物/氫氧化物
            1.3.2.1 氧化釕
            1.3.2.2 二氧化錳
            1.3.2.3 四氧化三鈷
            1.3.2.4 氧化鎳
            1.3.2.5 氫氧化鈷
            1.3.2.6 氫氧化鎳
        1.3.3 導(dǎo)電聚合物
        1.3.4 復(fù)合電極材料
    1.4 電極材料設(shè)計與制備存在的問題
        1.4.1 單一電極材料存在的問題
        1.4.2 復(fù)合電極材料存在的問題
        1.4.3 電極材料問題的解決方法
    1.5 本文的研究內(nèi)容,目的和意義
        1.5.1 研究內(nèi)容
        1.5.2 目的和意義
第二章 模板導(dǎo)向制備多孔碳基納米復(fù)合陣列材料及其超電容性能研究
    2.1 前言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗藥品
        2.2.2 材料合成
            2.2.2.1 ZnO@C@CoNi-LDH納米棒陣正極材料的制備
            2.2.2.2 Fe₂O₃@C納米棒陣負極材料的制備
            2.2.2.3 PVA/KOH固態(tài)電解質(zhì)的制備
            2.2.2.4 ZnO@C@CoNi-LDH//Fe₂O₃@C柔性固態(tài)器件的制備
            2.2.2.5 表征手段
            2.2.2.6 電化學(xué)測試手段
        2.2.3 結(jié)果與討論
            2.2.3.1 電極的結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)性能測試
            2.2.3.2 器件的超級電容器性能測試
    2.3 本章小結(jié)
第三章 原位催化導(dǎo)向制備碳納米管基復(fù)合陣列材料及其超電容性能研究
    3.1 前言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗藥品
        3.2.2 材料合成
            3.2.2.1 Co@CNTs@CoNi-LDH正極材料制備
            3.2.2.2 Co@CNTs負極材料的制備
            3.2.2.3 PVA/KOH固態(tài)電解質(zhì)的制備
            3.2.2.4 Co@CNTs@CoNi-LDH//Co@CNTs柔性固態(tài)器件的制備
            3.2.2.5 表征手段
            3.2.2.6 電化學(xué)測試手段
        3.2.3 結(jié)果與討論
            3.2.3.1 電極的結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)性能測試
            3.2.3.2 器件的超級電容器性能測試
    3.3 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論
本論文創(chuàng)新點
參考文獻
致謝
攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
作者及導(dǎo)師簡介
北京化工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書



本文編號：3816593