【摘要】：近年來,隨著生活水平的提高,人們對于超級電容器技術的研究越來越成熟,而小體積、大容量的超級電容器得到快速發(fā)展。為了能夠使超級電容器像鋰離子電池一樣大范圍使用,提高它的能量密度是必不可少的過程。而擴寬它的電壓窗口與提高比容量是提高能量密度的有效途徑。本文就通過制備特殊形貌的過渡金屬硒化物電極材料,研究其結構與性能的關系來探索提高能量密度的方法。因此,我們采用簡單的一步溶劑熱方法制備了具有非化學計量數配比的過渡金屬硒化物電極材料,并對電極材料進行形貌、結構表征和電化學性能測試,主要工作開展如下:1、在沒有任何表面活性劑和模板的情況下,通過一步溶劑熱法成功合成了具有均勻形貌的Ni_(0.85)Se納米顆粒。對制備的Ni_(0.85)Se納米粒子采用XRD、SEM、TEM、XPS和BET表征,發(fā)現(xiàn)以苯甲醇為溶劑制備的Ni_(0.85)Se納米顆粒形貌均一,直徑大概在30 nm左右,并對制備的Ni_(0.85)Se納米顆粒進行電化學性能測試表明,Ni_(0.85)Se納米粒子顯示出高比容量和優(yōu)異的倍率性能。在電流密度為1 A g~(-1)時,比容量高達114.6 mA h g~(-1)。在5 A g~(-1)電流密度下,經過5000次的循環(huán)充放電試驗,擁有73.9%的電容保留率,展示了良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。2、在沒有任何表面活性劑和模板的情況下,通過一步混合溶劑熱法成功合成了超薄的Co_(0.85)Se納米片,對制備的Co_(0.85)Se納米片采用XRD、SEM進行表征發(fā)現(xiàn)在V_(DETA):V_(DMF)=2:1時制備的Co_(0.85)Se-1納米片不僅很薄,而且擁有豐富的孔洞。對制備的樣品進行電化學性能測試發(fā)現(xiàn),電流密度從1 A g~(-1)到10 A g~(-1)時電容保留率為73.2%。結果表明Co_(0.85)Se-1納米片有極好倍率性能。3、把合成的Ni_(0.85)Se納米粒子和多孔超薄的Co_(0.85)Se-1納米片作為正極材料,活性炭作為負極材料,以KOH溶液(2 M)作為電解液,組裝成超級電容器器件,并對組裝的器件進行電化學性能測試。發(fā)現(xiàn)Ni_(0.85)Se//AC ASC和Co_(0.85)Se-1//AC ASC都表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。然后把超級電容器器件當作LED燈的電源,連接成一個完整的電路回路,發(fā)現(xiàn)LED燈能夠發(fā)光。
【學位授予單位】：西北民族大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ125.2;TM53
【圖文】：

枯竭和環(huán)境污染是人類社會可持續(xù)發(fā)展中最嚴重的問題。大量油和天然氣等不可再生能源已引發(fā)一系列環(huán)境問題，如溫等[1]。尋找綠色的、可再生的清潔能源，能夠有效的解決這些能、潮汐能、地熱能等自然可再生能源雖然被稱為清潔能源地方，供應的不連續(xù)性，無法進行大規(guī)模開采及使用。因此們大量研究使用，例如：鋰離子電池，、燃料電池和超級電容電容器(Supercapacitors),也叫做電化學電容器，是傳統(tǒng)靜電電液界面電化學過程能量存儲的二次電池之間的新型存儲裝置高能量密度，長循環(huán)壽命，寬工作溫度范圍和環(huán)境保友好等電電容器的高功率輸出和二次電池的高能量存儲容量之間的如今，超級電容器被認為是最具有潛力的能量存儲設備，已經療、國防、交通、航空航天等領域得到越來越廣泛的應用。電容器的組成是：正極、負極兩個電極、電解液、集流體和隔 1-1 所示

西北民族大學碩士學位論文容，以存儲或釋放電荷[8]。贗電容器材料的儲存方法主要包9]：離子的可逆吸附；電解液離子參與的氧化還原反應；導化學摻雜和去摻雜。化合物(MnO2，RuO2等)離子的可逆吸附和氧化還原機理一作用下，電解質中的離子(主要是 H+或 OH-)從溶液擴散到界在該界面中發(fā)生電化學反應以進一步進入電極表面活性材料電解液：MOx+ H++ e-→ MOx-1(OH) 電解液：MOx+ OH-- e-→ MOx(OH) 聚合物是在充電/放電期間通過快速可逆的 n 型(或 p 型)摻doping)氧化還原反應來儲存贗電容。導電聚合物的摻雜/去以由圖 1-3 所示。

igure 1-4 Ragone plot for commonly available energy storage dev圖 1-4 不同儲能器件的能量密度和功率密度比較圖：超級電容器在它的工作電壓范圍進行充放電過程是一次的充放電循環(huán)中能量以熱的形式損失非常小且能意味著超級電容器具有較高的循環(huán)效率。超級電容器中完全可逆，在每個充電和放電循環(huán)中，能量以熱的快。這就說明超級電容器具有高循環(huán)穩(wěn)定性。速度快：超級電容器在充電時可以在幾秒或者幾分鐘內期長：超級電容器長時間放置會發(fā)生自放電現(xiàn)象導致然可以存儲電容并可以重新充電以恢復其原始狀態(tài)。溫度范圍廣：超級電容器有效工作溫度為-40-80℃，尤度下，仍能有效的工作。環(huán)使用：壽命長，可至少進行幾千次至十萬次充放電。友好：綠色環(huán)保，其材料無毒、安全性高。

【參考文獻】

相關博士學位論文 前1條

1 郎俊偉;用于超級電容器的金屬氧化物及其復合電極材料的制備與性能研究[D];蘭州理工大學;2010年

本文編號：2792925