【摘要】：隨著全球經(jīng)濟的飛速發(fā)展,能源短缺等問題日益凸顯。超級電容器,因其具有較高功率密度、良好倍率性能和超長循環(huán)壽命,受到人們的廣泛關(guān)注。錳基氧化物因其較高的理論容量、低廉的成本以及環(huán)保無污染等優(yōu)點,成為金屬氧化物中非常有前景的電極材料。本文以MnO2作為研究對象,通過不同方式可控制備具有氧缺陷的多價態(tài)錳基氧化物,進一步提升其電學性能。得到以下結(jié)論:(1)探究了氧缺陷和石墨烯對MnO2電化學性能的影響。通過有效的空氣熱處理法制備了高性能超級電容器用rGO/MnOx復合電極材料,由于rGO和氧缺陷的存在,以及特殊的三維多孔結(jié)構(gòu),使其具有比電容大,循環(huán)穩(wěn)定性好和倍率性能優(yōu)異等諸多優(yōu)點。在0.5Ag-1的電流密度下,比電容為274Fg-1;在1 Ag-1的電流密度下經(jīng)過5000次循環(huán)后,容量保持率為98.8%;由rGO/MnOx//KB組成的不對稱超級電容器表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,經(jīng)過5000次循環(huán)后依舊能保留初始容量的89%。引入rGO可以顯著提高MnO2的電化學活性,這可以歸功于MnO2與rGO之間的協(xié)同作用。(2)探究了不同氣氛對錳基氧化物(MnOx)材料電極性能的影響。所制備的MnOx-Ar錳基氧化物具有合適濃度的氧缺陷、良好導電性以及穩(wěn)定三維多孔結(jié)構(gòu),表現(xiàn)出了最佳的電化學性能。在0.5 A g-1的電流密度下,比電容高達339 Fg-1;在1Ag-1的電流密度下經(jīng)過5000次循環(huán)后,容量保持率為90%。由MnOx-Ar//KB組成的不對稱超級電容器經(jīng)過5000次循環(huán)后依舊能保留初始比電容的88%。氧缺陷的濃度對于錳基氧化物材料性能有重要影響,只有適中的氧缺陷濃度才能最大限度提高材料有效活性面積,降低材料電荷轉(zhuǎn)移電阻,提高材料的容量性能。(3)探究了氫等離子體對錳基氧化物電化學性能的影響。經(jīng)過氫等離子體還原處理過的材料,電化學性能明顯提升,且等離子體設(shè)備輸出功率越大,性能越好。MnOx-200W在0.5Ag-1的電流密度下,比電容可以達到300Fg-1;在1 Ag-1的電流密度下經(jīng)過5000次連續(xù)循環(huán)后,容量保持率為90%。由MnOx-200W//KB組裝的不對稱超級電容器表現(xiàn)出十分優(yōu)秀的電容性能,較前兩章數(shù)據(jù)其能量密度得到了進一步提升,經(jīng)過5000次循環(huán)后依舊能保持初始比電容的90%。
【圖文】：

圖１－２不同儲能裝置的能量密度和功率密度的關(guān)系逡逑Ｆｉｇ邋１－２邋Ｒａｇｏｎｅ邋ｐｌｏｔ邋（ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｖｓ．邋ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ｐｏｗｅｒ）邋ｆｏｒ邋ｖａｒｉｏｕｓ邋ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｅｎｅｒｇｙ逡逑ｓｔｏｒａｅ邋ｄｅｖｉｃｅｓ＊１６１．逡逑

圖１－３不同超級電容器儲能機理示意圖逡逑－
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM53;TQ137.12

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本文編號：2673952