發(fā)布時(shí)間：2020-11-16 23:51

　　 隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,化石燃料的短缺和日益惡化的環(huán)境污染已成為人類的威脅。因此,大力開發(fā)新型綠色能源(如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕艿?及其應(yīng)用技術(shù)備受廣泛關(guān)注,也必將成為減少環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。然而,這些能源的間歇性和低存儲(chǔ)效率特征,使得高效電能存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展變得迫切。在各種電化學(xué)能量儲(chǔ)存裝置中,可充電電池是現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的一部分,可在多種應(yīng)用中按需提供電能。特別是鋰離子電池在便攜式電子設(shè)備上取得了巨大的商業(yè)成功,并開始進(jìn)入電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車市場。不幸的是,它們的安全缺陷和低能量密度阻礙了其在汽車行業(yè)的大規(guī)模應(yīng)用。超級電容器具有很高的功率密度,可以根據(jù)需要以滿足不同電子設(shè)備的需求而彌補(bǔ)電池的局限性。從儲(chǔ)能機(jī)理的角度來說,超級電容器可分為:(1)雙電層電容器(EDLCs);(2)法拉第贗電容器(pseudocapacitors)。伴隨著電化學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,又出現(xiàn)了混合型超級電容器。超級電容器的電化學(xué)性能與電極材料的設(shè)計(jì)密切相關(guān),因此研究人員的重點(diǎn)是開發(fā)超級電容器的電極材料,即在高功率密度的前提下獲得高能量密度的電極材料。本論文主要討論了超級電容器的電極材料,并對其特性和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究,研究結(jié)果包括以下三個(gè)部分:(1)制備表面改性的二維Ti_2CT_x正極材料,經(jīng)尿素處理后,其比表面積高達(dá)41.92 m~2 g~(-1)。在1 A g~(-1)的電流密度下充放電循環(huán)10000次后,比電容仍為267.2 F g~(-1),高于未摻雜的Ti_2CT_x(119 F g~(-1))。組裝的AC//N-摻雜TiO_2@Ti_2CT_x納米混合物混合儲(chǔ)能裝置,能量密度高達(dá)27.61 Wh kg~(-1)。以上結(jié)果表明,摻雜后的Ti_2CT_x具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和可逆性,在超級電容器市場上具有很大的應(yīng)用前景。(2)采用溶液法獲得Ti_2CT_x、Mg-MnO_2和Ti_2CT_x/Mg-MnO_2材料。結(jié)果表明,Ti_2CT_x/Mg-MnO_2在電流密度為1 A g~(-1)下充放電循環(huán)1000次,比容量僅損失14.8%,表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。此外,組裝的AC//Ti_2CT_x/Mg-MnO_2不對稱超級電容器在339.95 W kg~(-1)的功率密度下,能量密度高達(dá)20.68 Wh kg~(-1),這表明Ti_2CT_x/Mg-MnO_2復(fù)合材料在高性能、長壽命儲(chǔ)能器件中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。(3)對高性能儲(chǔ)能材料的需求推動(dòng)了研究者開發(fā)高倍率和高容量的新能源材料。因此我們用溫和的方法合成出NiMnO_3,NiMnO_3/Mn_2O_3/NiO和NiMn_2O_4/MnNi_2O_4材料,并研究各自的電化學(xué)性能。其中NiMnO_3樣品在電流密度為1 A g~(-1)時(shí)表現(xiàn)出232.08 F g~(-1)的高比電容,遠(yuǎn)高于其它樣品的比電容(NiMnO_3/Mn_2O_3/NiO為120 F g~(-1),NiMn_2O_4/MnNi_2O_4為54.79 F g~(-1))。此外,NiMnO_3在電流密度為1 A g~(-1)下充放電循環(huán)10000次后,電容量保留率仍達(dá)92.39%。NiMnO_3作為正極材料、AC作為負(fù)極材料,組裝成水系混合儲(chǔ)能裝置,該系統(tǒng)能量密度高達(dá)28.71 Wh kg~(-1)。
【學(xué)位單位】：江西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM53
【部分圖文】：

碩士學(xué)位論文容器概述器具有功率密度大、壽命長、充放電速率快(秒為單0 圈)等優(yōu)點(diǎn)。與電池相比，超級電容器不易受到溫度無毒的。超級電容器作為一種重要的儲(chǔ)能設(shè)備，已合電子器件中[9]。學(xué)能源存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能及其在實(shí)際應(yīng)用中潛力的參 Wh L-1)，功率密度(W kg-1或 W L-1)，比電容(F g-1)命、成本和環(huán)境安全性。要清楚地比較功率密度和能 顯示了幾種典型的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置圖[10]，從圖中可以池是高能量系統(tǒng)，而超級電容器和傳統(tǒng)靜電電容器是容器有望用于當(dāng)前穩(wěn)定化開發(fā)且具有高效比表面積構(gòu)中[11]。

由于其快速且近表面的電化學(xué)過程，EDLC 可以提的循環(huán)壽命。然而，EDLC 存儲(chǔ)的能量受到有限電電解液的穩(wěn)定電位窗口來確定工作電壓。對于 EDL列等式清楚地看出這一點(diǎn)[17]。21E CV2 參數(shù)對 EDLC 的性能都至關(guān)重要，其中 C 是比容量大程度上取決于電極材料的結(jié)構(gòu)，因此可以通過選如碳基納米材料)進(jìn)行優(yōu)化[18]。另一方面，需要仔細(xì)電壓最大化。與電位窗口有限的水系電解液(通常為、工作電位窗口寬(達(dá)到 3.5–4 V)的有機(jī)電解液常用據(jù)方程式(1)，在相同電容下，若電壓增加三倍，存級。 因此，開發(fā)寬電位窗口的新電解液應(yīng)該比開發(fā)

S 設(shè)備中用的碳材料，包括鋰離子電池，超級電池，太陽能電池和鋰空氣電池[42, 43].overview of carbon materials used in EES devices,tteries, supercapacitors, lithuium-sulfur batteries, slithuium-air batteries[42, 43].物屬氧化物(MO)因其在催化、儲(chǔ)能、傳感器、電越多的關(guān)注[56]。MO 高比表面積、可調(diào)孔隙體微觀結(jié)構(gòu)和形貌有助于精確成分和控制結(jié)構(gòu)。提高材料的功能性能、有效傳質(zhì)和增加比表面具有協(xié)同作用�；�(TMO)作為贗電容電極材料備受關(guān)注，如0, 63-66]和 CuO[67]，由于其成本低、價(jià)態(tài)多變、合
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 擺玉龍;;超級電容器電極材料的研究進(jìn)展[J];新疆化工;2011年03期

2 ;中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院石墨烯基超級電容器研制成功[J];中國建材資訊;2017年04期

3 林曠野;劉文;陳雪峰;;超級電容器隔膜及其研究進(jìn)展[J];中國造紙;2018年12期

4 程錦;;超級電容器及其電極材料研究進(jìn)展[J];電池工業(yè);2018年05期

5 曾進(jìn)輝;段斌;劉秋宏;蔡希晨;吳費(fèi)祥;趙盼瑤;;超級電容器參數(shù)測試與特性研究[J];電子產(chǎn)品世界;2018年12期

6 劉永坤;姚菊明;盧秋玲;黃錚;江國華;;碳纖維基柔性超級電容器電極材料的應(yīng)用進(jìn)展[J];儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù);2019年01期

7 季辰辰;米紅宇;楊生春;;超級電容器在器件設(shè)計(jì)以及材料合成的研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2019年01期

8 余凡;熊芯;李艾華;胡思前;朱天容;劉蕓;;金屬-有機(jī)框架作為超級電容器電極材料研究的綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J];化學(xué)教育(中英文);2019年02期

9 王蕾;;伊朗讓紙變成“超級電容器” 可快速充放電[J];新能源經(jīng)貿(mào)觀察;2018年12期

10 李夢格;李杰;;超級電容器的原理及應(yīng)用[J];科技風(fēng);2019年13期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 孫東亞;鈷錳氧化物/生物衍生碳復(fù)合電極的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用[D];華僑大學(xué);2019年

2 趙鵬;納米結(jié)構(gòu)Mn/Co金屬氧化物超級電容器電極材料電化學(xué)性能研究[D];電子科技大學(xué);2019年

3 張謙;碳布改性及電化學(xué)性能研究[D];電子科技大學(xué);2019年

4 徐睿;過渡金屬化合物電極材料的制備及在超級電容器中的應(yīng)用[D];華僑大學(xué);2019年

5 曹小漫;MOFs及其衍生的多孔碳用于柔性超級電容器電極材料研究[D];遼寧大學(xué);2019年

6 賀光華;多孔碳復(fù)合材料的制備及其超級電容器性能研究[D];江西師范大學(xué);2019年

7 梁晨;用于超級電容器電極的生物質(zhì)炭及其復(fù)合材料的制備與性能研究[D];吉林大學(xué);2019年

8 徐帥凱;二維層狀過渡金屬碳化物基復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)行為研究[D];吉林大學(xué);2019年

9 李維俊;低維SiC納米材料的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用研究[D];吉林大學(xué);2019年

10 張興艷;鉬基金屬氧化物的合成及其在高能量密度超級電容器中的應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2019年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 許文芳;過渡金屬硫化物及其復(fù)合材料的制備與電化學(xué)性能的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

2 陳傳瑞;可拉伸、自修復(fù)的柔性超級電容器的構(gòu)筑與性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

3 姚舜;聚苯胺超級電容器材料的性能研究與應(yīng)用[D];安徽理工大學(xué);2019年

4 羅惜情;鎳基復(fù)合電極材料的制備及超級電容性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

5 岳嘉盛;富含氧缺陷錳氧化物及其電化學(xué)性能的研究[D];北京交通大學(xué);2019年

6 劉萍;磁性納米復(fù)合水凝膠的制備、及電化學(xué)性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

7 黃飛飛;Ni、Co、Mn、Bi氧化物/氫氧化物納米材料的合成及電化學(xué)性能研究[D];安徽師范大學(xué);2019年

8 邊子軒;含虛擬慣量的光儲(chǔ)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定綜合控制研究[D];華北電力大學(xué);2019年

9 宋利黎;基于柔性超級電容儲(chǔ)能材料的理論研究[D];華北電力大學(xué);2019年

10 岳慢麗;金屬離子對MOFs衍生材料及其超級電容器性能的影響[D];西北大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2886809