【摘要】：由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電能成為目前使用廣泛的終端能源形態(tài)。但是其儲能技術(shù)仍然是個難點,為了解決這個問題,各種技術(shù)層出不窮,主流的方向有鋰電池,超導(dǎo)儲能,超級電容器。本文章主要研究超級電容器電極的制備。超級電容器的本質(zhì)是在電極表面儲存大量電荷來達(dá)到儲能的目的。為了儲存大量電荷,各種形貌的電極被制備出來,本文選擇鐵基化合物材料作為基本研究對象。第一部分:通過一步水熱法成功制備了Ni/FeOOH電極材料。同過探討溶劑的組成以及比例,反應(yīng)時間,反應(yīng)溫度對材料合成以及電化學(xué)性能的影響,得到了在水熱條件下160 ~oC,8 h的最佳反應(yīng)溫度。隨著反應(yīng)溫度的提高,材料的性能首先增高,隨后又降低,在160 ~oC下得到最佳的材料。最后可知在2 A/g的條件下,材料的電化學(xué)性能是1300 F/g,在4 A/g的條件下材料的循環(huán)穩(wěn)定性是91%。電化學(xué)阻抗是1.13?。第二部分:通過一步水熱法成功制備了Ni/GR/FeOOH電極材料,其次利用上述最佳實驗方案加入不同濃度的石墨烯,得到最佳實驗濃度是5 g/L。隨著濃度的增加,材料的性能先增加,后減小,得到材料的最佳性能是2400 F/g(電流密度為2 A/g),可以看到引入石墨烯后材料的性能幾乎呈幾何倍數(shù)增加。材料的循環(huán)穩(wěn)定性在4 A/g的條件下達(dá)到了92.5%。而且電化學(xué)阻抗是1.04?,比之前的Ni/FeOOH電極材料減小了20%,這也從一個側(cè)面反映了該材料的良好電化學(xué)性能。第三部分:采用一步水熱法合成了Ni-Fe雙金屬氫氧化物電極材料,從材料的SEM圖上可以看到形成了明顯的層狀結(jié)構(gòu)。在2A/g的電流密度下,測得材料的比電容為854 F/g。在4 A/g的條件下,循環(huán)穩(wěn)定性是89%。電化學(xué)阻抗測試得1.21?,總體性能良好。
【圖文】：

圖 1.1 超級電容器的基本結(jié)構(gòu)Figure 1.1Abasic structure of supercapacitor器其基本結(jié)構(gòu)主要由電極（electrode）、電解質(zhì)(el，如圖 1.1 所示。兩個電極一正一負(fù)分別置于電其內(nèi)部短路。按照產(chǎn)生能量的原理超級電容器可層超級電容器[18]。目前，商業(yè)上大多生產(chǎn)基于雙是超級電容器中最重要的組成部分，超級電容器大量電荷，產(chǎn)生電容。目前基于超級電容器電極材料將在 1.4 節(jié)單獨列出。電極主要工作在電解電能，因此對電極活性物質(zhì)的基本要求有： 具解液不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，和集電極有良好的相容性定性高。

圖 1.2 雙電層的工作原理示意圖，從左到右依次是充電和放電的過程Figure 1.2 Principle of double layer supercapacitor, from left to right is charge and discharge最早是由亥姆霍茲（Helmholtz）提出第一個理論上的雙電層電容模型，原理如圖 1.2 所示。從圖中可以看到在電極的界面上形成了一個緊湊的雙電層，稱為界面雙電層，，該雙電層產(chǎn)生的主要原因是在該界面上有一個阻擋層，阻止了兩層電荷跨越邊界發(fā)生相互中和[28]。雙電層電容器通過使用電極/電解質(zhì)界面的雙電層來儲存電荷。在庫侖力，分子間力和原子間力等各種力的共同作用下，固-液界面看起來穩(wěn)定且符號相反�，F(xiàn)在假設(shè)電容器上兩個電極上的電位都是 φ0，當(dāng)雙電層電容器充電時，一個電極的電位上升到 φ0 +φ1，而另一個電極的電位則降低至 φ0-φ1，從而儲存電荷。理論上只要 φ0 +φ1的電位值不超過該電極上雙電層的分解電壓，就能在電極表面形成雙電層。在放電期間，電子通過外部電路上的負(fù)載從負(fù)電極流動到正電極，使得兩個電極上的電勢重新恢復(fù)到 φ0，這樣導(dǎo)致電解質(zhì)中的正負(fù)離子全部脫離負(fù)極和正極的吸引，并最終重新進(jìn)入電解質(zhì)內(nèi)部。雙電層電容器的電容量可表示為：
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM53;TB34

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