超級電容器具有快速的充放電速率、功率密度高并且安全可靠等優(yōu)勢,使其成為越來越受關注的一種有良好發(fā)展前景的新型儲能器件。在眾多的贗電容材料中,錳基氧化物和硫化物均有高的理論比容量、制備過程簡單、儲量豐富和成本低等優(yōu)點,使其成為了超級電容器的重要電極材料。然而,錳基氧化物低的導電性使得實際容量較低;相對錳基氧化物,錳基硫化物具有較好的導電性,但其循環(huán)穩(wěn)定性比較差,這些缺點限制了它們的廣泛應用。基于錳基氧化物和硫化物所存在的問題,本論文主要采用簡單、易操作的電化學沉積方法,分別對錳基氧化物和硫化物電極材料進行了復合改性,并對它們的電化學性能進行了詳細分析與探究。主要的研究內容如下:（1）高性能氧化錳電極材料的制備與電化學性能研究。我們使用1.1 V恒電位電化學沉積的方法,調控電沉積溫度制備了具有不同Mn³⁺/Mn⁴⁺比值的MnO₂/CC復合材料（CC為導電碳布）。我們利用XPS、XRD、SEM和TEM等表征手段對MnO₂/CC電極材料的結構和形貌進行了表征與分析。結果表明隨著沉積溫度升高到70°C,Mn<... 

【文章來源】：蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：68 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同類型的電容器以及電池的能量對比圖[4,5]

蘭州大學碩士學位論文錳基超級電容器電極材料的制備及其電化學性能研究2圖1-2超級電容器的主要研究方向[8]。1.2超級電容器的原理及結構1.2.1超級電容器的基本原理由于儲能機理的不同，超級電容器可以分為雙電層電容（ElectricalDouble-LayerCapacitive）、贗電容（Pseudocpactive）和混合電容（HybridSupercapacitive）。1．雙電層電容雙電層電容主要是利用電解液離子與電極表面的靜電相互作用，在電極表面進行快速的離子吸附以及脫附。所謂的雙電層是指在不同的界面處所形成的兩個層[9]。雙電層電容儲存電荷過程中并不發(fā)生氧化還原反應，所有聚集在一起的正、負電荷都在電極和電解液界面之間形成雙電層，這樣可以保證材料具有較高的循環(huán)穩(wěn)定性[10]。具體的儲存電荷的過程如圖1-3（a）所示。在充電過程中，在外電場的作用下，在電極的正負極分別儲存大量的正負電荷；根據靜電的相互作用，電解液離子中的帶負電的電荷（陰離子）移向電極的正極；反之，電解液離子中帶正電的電荷（陽離子）移向電極的負極。在這個過程中，在電解液和電極材料之間形成雙電層；在放電的過程中，在正負極上所吸引的正負電荷通過外電路，分別移動到電解液中，完成放電過程[8,11,12]。常用的雙電層電容材料是碳材料（例如：活性炭（AC）、碳納米管（CNT）、石墨烯（Graphene）等）[13,14]。

蘭州大學碩士學位論文錳基超級電容器電極材料的制備及其電化學性能研究3圖1-3三種不同類型電容器的儲能機理示意圖（a）雙電層電容；（b）贗電容；（c）混合電容[15]。2、贗電容贗電容主要是通過電極材料與電解液發(fā)生氧化還原反應（通常發(fā)生在電極的表面及近表面），產生法拉第電荷來儲存能量[1]。儲能機理如圖1-3（b）所示，從電化學角度出發(fā)，贗電容主要可以分為三個類型。一是欠電位沉積，它是指一種金屬可以在比它的熱力學可逆電位更正的條件下沉積在另外一種基體上的一種現象[16]；二是氧化還原贗電容，它是指電解液中的離子通過化學吸附在電極的表面或者是在活性材料的近表面，并且與其電子發(fā)生氧化還原反應，最終將這個電子-離子轉化成電荷儲存能量的一個過程[17-20]；三是嵌入式贗電容，溶液中的電解液離子通過插層嵌入到層狀材料之間，并且與其周圍的原子發(fā)生氧化還原反應，從而存儲能量[21]。贗電容常涉及到的是一些金屬化合物和導電聚合物[22]。贗電容材料的容量高于雙電層電容的容量，且達到10-100倍左右[23]。3、混合電容如圖1-3（c）所示，混合電容是可以同時兼具了雙電層電容以及贗電容的特性。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]雙金屬氧化物及其復合材料的贗電容行為研究[D]. 劉卯成.蘭州理工大學 2013

碩士論文
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本文編號：2933488