超級電容器,作為一種新型儲能設備,由于其具備快速充放電、高功率密度、長的循環(huán)壽命等特點,在許多領域都得到廣泛地應用,如混合動力汽車、計算機電子設備的儲能系統(tǒng)等等。按照其儲能機理的不同,主要分為雙電層儲能和贗電容儲能。對于碳材料來說,具有高比表面積和能夠與電解質(zhì)離子進行穩(wěn)定可逆的氧化還原反應是其作為超級電容器電極材料的關鍵,一般來說,其贗電容器提供的比電容大于雙電層電容器,但贗電容器電極材料的自身導電性較差,循環(huán)穩(wěn)定性不佳,從而限制了它的應用。如何將碳材料的雙電層電容和贗電容特性的優(yōu)點最大限度發(fā)揮是目前碳基超級電容器電極材料亟待解決的問題之一。由對苯二酚和甲醛為原料合成的梯形聚合物材料具有高比表面積、豐富的表面含氧官能團等諸多優(yōu)點,兼具雙電層電容和贗電容的特性,在用作儲能設備方面顯示出了巨大潛力,但其導電性不佳,使得其超級電容器的性能無法更大限度的發(fā)揮;同樣地,氧化石墨烯也是一種具有巨大潛力的贗電容電極材料,由于其結構特性,在一定溫度條件下處理后導電性遠高于碳納米帶,缺點是在范德華力的作用下易于發(fā)生團聚使比表面積大幅減小,這也限制了它作為電極材料的應用。我們利用改進的Hummers法合成... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同電化學儲能系統(tǒng)的Ragone圖[7]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-10-決于相應電極材料的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。（1）雙電層電容器十九世紀時德國物理學家Helmholtz最先提出了雙電層理論[9]，雙電層模型認為帶正負相反的兩種電荷分別分布在電極/電解液界面兩側，且分開單原子的距離，進而產(chǎn)生了電位差。加入外電場后，電解液中的正負離子會迅速向兩極積累，并在靠近電極的表面形成緊密的電荷層，是為雙電層(雙電層電容器模型如圖1-2)。在充放電的過程當中實現(xiàn)了電子和電解液中正負離子的轉移，在此過程中幾乎不發(fā)生氧化還原反應，沒有相變的發(fā)生，因此雙電層電容器有很長的循環(huán)壽命[14,15]。而且雙電層間的正負電荷僅分開了單原子的距離，遠小于傳統(tǒng)平行板電容器兩板間距，所以其電荷轉移速度更快，容量也更高。常用的雙電層電容器的電極材料為具有高比表面積的碳材料，如碳氣凝膠、活性炭、碳納米管、納米碳纖維以及石墨烯等[16-19]。圖1-3給出了各種正電荷表面的雙電層模型。圖1-2雙電層電容器模型圖1-3在水系電解液中帶正電荷的電極/電解液界面形成的雙電層[20]a)Helmoholtz模型；b)Gouy-Chapman模型；c)Stern模型

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-10-決于相應電極材料的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)。（1）雙電層電容器十九世紀時德國物理學家Helmholtz最先提出了雙電層理論[9]，雙電層模型認為帶正負相反的兩種電荷分別分布在電極/電解液界面兩側，且分開單原子的距離，進而產(chǎn)生了電位差。加入外電場后，電解液中的正負離子會迅速向兩極積累，并在靠近電極的表面形成緊密的電荷層，是為雙電層(雙電層電容器模型如圖1-2)。在充放電的過程當中實現(xiàn)了電子和電解液中正負離子的轉移，在此過程中幾乎不發(fā)生氧化還原反應，沒有相變的發(fā)生，因此雙電層電容器有很長的循環(huán)壽命[14,15]。而且雙電層間的正負電荷僅分開了單原子的距離，遠小于傳統(tǒng)平行板電容器兩板間距，所以其電荷轉移速度更快，容量也更高。常用的雙電層電容器的電極材料為具有高比表面積的碳材料，如碳氣凝膠、活性炭、碳納米管、納米碳纖維以及石墨烯等[16-19]。圖1-3給出了各種正電荷表面的雙電層模型。圖1-2雙電層電容器模型圖1-3在水系電解液中帶正電荷的電極/電解液界面形成的雙電層[20]a)Helmoholtz模型；b)Gouy-Chapman模型；c)Stern模型


本文編號：2980116