【摘要】：非對(duì)稱超級(jí)電容器(ASC)同時(shí)具備了雙電層電容器以及法拉第贗電容器的優(yōu)點(diǎn),而且可以通過(guò)利用兩種具有不同的工作電位窗口的電極活性材料,通過(guò)讓兩者互相匹配以達(dá)到最大程度地提高所制備電容器的電壓窗口,進(jìn)而更高效的提高能量密度(E=1/2 CV~2)。非對(duì)稱電容器正極材料的電化學(xué)性質(zhì)很大程度上可以決定比電容。本文主要致力于研究鈷的氧族元素化合物。因?yàn)檫^(guò)渡金屬硫化物、硒化物等這些重要的過(guò)渡金屬氧族化合物在催化劑、環(huán)境優(yōu)化方面包括污水處理以及染料太陽(yáng)能電池等相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛。基于此,本文主要研究鈷的氧族化合物,通過(guò)在相同電解質(zhì)溶液中利用幾種不同性質(zhì)的電極活性物質(zhì),同活性炭(AC)一起組裝成非對(duì)稱超級(jí)電容器,并且逐一研究了這幾種電極材料所具備的電化學(xué)性能。其中,主要研究的內(nèi)容以及結(jié)果如下:(1)采用簡(jiǎn)單的水熱法將Co_3O_4原位制備在多孔泡沫鎳基底上。通過(guò)水熱合成的方法于泡沫鎳基底上合成具有花簇狀的Co_3O_4,在三電極體系中,在1 A g~(-1)的電流密度條件下,它的比電容高達(dá)1352 F g~(-1)。組裝成非對(duì)稱電容器之后,能量密度與功率密度,分別為36.3 Wh kg~(-1)和707.9 W kg~(-1)。3000次連續(xù)充放電后容量保持率為93.8%。表明該材料有良好的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。(2)以多孔泡沫鎳為基底,利用簡(jiǎn)單水熱方法,將CoS_2負(fù)載在多孔的泡沫鎳上面,以制備成具有八面體結(jié)構(gòu)的CoS_2。在三電極體系中,在1 A g~(-1)的電流密度條件下,它的比電容高達(dá)1786 F g~(-1)。組裝成非對(duì)稱電容器之后,在1 A g~(-1)的電流密度比電容118.6 F g~(-1),能量密度39.9 Wh kg~(-1),對(duì)應(yīng)功率密度為780.5 W kg~(-1),循環(huán)充放電5000次后容量保持率仍有86.0%,循環(huán)穩(wěn)定性佳。(3)利用水熱法使介孔Co_(0.85)Se原位生長(zhǎng)在泡沫鎳上,作正極材料。Co_(0.85)Se電極顯示出良好的贗電容,質(zhì)量比電容達(dá)1436 F g~(-1)(電流密度1 A g~(-1))。將Co_(0.85)Se和AC作為電容器的正、負(fù)極材料,組裝成非對(duì)稱電容器,顯示了高的質(zhì)量比電容、大的工作電壓窗口。能量密度為39.8 Wh kg~(-1)且循環(huán)穩(wěn)定性良好,在2000次循環(huán)后容量保持率為96.1%。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM53;TQ138.12
【圖文】：

不同電化學(xué)器件（傳統(tǒng)電容器、超級(jí)電容器、二次電池，化石燃料、內(nèi)燃機(jī)）

圖 1.2 超級(jí)電容器構(gòu)造圖示。2 工作的原理電容器大致分成三類，劃分依據(jù)主要是儲(chǔ)能的機(jī)理：(a)雙電層電容：電極材料和電解質(zhì)溶液之間的界面形成的雙電層；(b)法拉第贗

圖 1.3 超級(jí)電容器的分類。電化學(xué)雙電層電容器(EDLC)雙電層產(chǎn)生的機(jī)理是因?yàn)樵谕饧与妷旱氖┘幼饔孟拢婌o電荷將可逆地累積并因此產(chǎn)生。在該界面處，電極表

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