發(fā)布時(shí)間：2021-02-18 01:50

　　伴隨工業(yè)化快速發(fā)展,能源需求急劇上升而供給嚴(yán)重不足引發(fā)了結(jié)構(gòu)性矛盾,同時(shí)傳統(tǒng)化石燃料等在生產(chǎn)使用過程中也造成大量環(huán)境污染,因此人們越來越注重與能源相關(guān)的研究。超級電容器的快速?zèng)_放電、循環(huán)穩(wěn)定性好、功率密度高和綠色安全等優(yōu)點(diǎn),被看作極具潛力的儲(chǔ)能裝置。尤其是碳材料作為電極材料所展現(xiàn)出的優(yōu)異電化學(xué)性能,但是由于其能量密度相對較低而限制了廣泛的應(yīng)用,因此,本文主要的研究課題是制備功能化碳材料作為儲(chǔ)能裝置的電極材料,以提高超級電容器的電化學(xué)性能的研究。第一部分,在低溫環(huán)境中進(jìn)行化學(xué)氧化反應(yīng),經(jīng)熱還原后制備具有功能化的石墨烯片/碳納米管（G/CNTs-200）電極材料。G/CNTs-200材料是由一維的碳納米管作為連續(xù)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)基體和功能化的石墨烯片而構(gòu)成三維網(wǎng)絡(luò)復(fù)合結(jié)構(gòu)。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)為電極材料提供了較高的比表面積和豐富的含氧官能團(tuán)。通過電化學(xué)測試,G/CNTs-200電極材料在0.5 A/g的電流密度下,其比容量為202 F/g,該容量比文獻(xiàn)中報(bào)道的純的碳納米管的比電容（40 F/g）高出5倍以上。此外,以G/CNTs-200材料為正負(fù)極材料組裝對稱型超級電容器,在1 mol/LNa2SO4電... 

【文章來源】：東北林業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１各種儲(chǔ)能器件的拉貢圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒａｇｏｎｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ??

?東北林業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文???１０００１￣：￣—???］???燃料電池＾＇，，??１００?＿：?二次電池一鎊海子龜相???ｂｏ??｜?１０????篇?錯(cuò)酸蓄電池?動(dòng)力里電容＊??１?％雙電每電ｉｉ??０１???０．０１????０．０１?０．１?１?１０?１００??功率密度（ｋＷ／ｋｇ）??圖１－１各種儲(chǔ)能器件的拉貢圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒａｇｏｎｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ??１．２．２超級電容器的儲(chǔ)能機(jī)理??超級電容器（Ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ?），又稱作電化學(xué)電容器（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ??ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ），是一種能量密度大于傳統(tǒng)介電電容器，但小于可逆電池的新型的儲(chǔ)能裝置??具有出色的功率密度和穩(wěn)定的循環(huán)壽命。主要依靠在電極／溶液界面發(fā)生靜電吸附，??形成雙電層電容存儲(chǔ)電量；或是電極材料的活性物質(zhì)在電極／溶液界面處欠電位沉積，??發(fā)生高度可逆的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生贗電容來貯存電量，其電容量能夠達(dá)到千法拉至萬法??拉級。??（１）雙電層電容器??雙電層電容器的發(fā)展經(jīng)歷了?一系列的階段［６］，以最早的亥姆霍茲理論模型??（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ?ｍｏｄｅｌ）為起點(diǎn)，Ｇｏｕｙ、Ｃｈａｐｍａｎ?和?Ｓｔｅｍ、Ｇｅａｒｙ?等人改進(jìn)了此模型，最終??提出了緊密一擴(kuò)散層理論的儲(chǔ)能機(jī)理如圖１－２所示：??隔膜??集電極?ｊ??勒－??Ｏ?＊?參??活性電極材料正電荷負(fù)電荷??圖１－２雙電層電容器示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ

？?１緒論????亥姆霍茲模型假定由一個(gè)排列緊湊的反離子層組成雙電層，并且電極電荷的表面層??正好被反離子層所抵消，這種結(jié)構(gòu)類似于常規(guī)的平板電容器。雙電層的計(jì)算公式如下??［７］．??＿?ｅＳ??Ｃ＝￣Ｉ?（Ｍ）??其中：Ｃ表示為電容量，單位為Ｆ；??ｅ表７Ｋ為介電常數(shù)，單位為Ｃ２／Ｎ／ｍ２相當(dāng)于Ｆ／ｍ；??表不為電極的表面積，單位為ｍ２；??表示為致密層的厚度，單位為ｍ??（２）氧化還原贗電容，也稱法拉第準(zhǔn)電容，如圖１－３所示。???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?｜?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??＿??＾?Ｍｅｔａｌ?ｏｘｉｄｅ?ｏｒ?ｒｅｄｏｘ?ａｃｔｉｖｅ?ｎｘ＞ｔｅａｊｌｅ??圖１－３贗電容電化學(xué)電容器ｗ??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ??贗電容電化學(xué)電容器，又名為法拉第電容器，與鋰電池相似的是其電極材料會(huì)在電??解質(zhì)界面上發(fā)生快速和可逆的氧化還原反應(yīng)。贗電容電化學(xué)電容器儲(chǔ)能機(jī)理不同于雙電??層電容器，其產(chǎn)生的電容并不來源于靜電，而是發(fā)生在電化學(xué)反應(yīng)時(shí)電荷遷移的過程??中，并且在一定的程度上會(huì)受到活性材料的數(shù)量和有效地比表面積而受到限制［８］。贗電??容材料導(dǎo)電性差，導(dǎo)致超級電容器具有較差循環(huán)穩(wěn)定性和低功率密度。但贗電容電容器??卻高于雙電層電容器，其電容是普通雙電層電容器的１０￣１００倍。??超級電容器的能量密度（五）和功率密度（尸）的計(jì)算見式（１－２）和（１－３）：??Ｅ＝－ＣＶ２??＾?２?（１－２）??－３－??

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]三維納米炭材料的表面修飾和微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控及其電化學(xué)性能研究[D]. 江麗麗.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[2]基于納米碳的三維電極材料構(gòu)筑及其在超級電容器中的應(yīng)用[D]. 吳小亮.哈爾濱工程大學(xué) 2016

碩士論文
[1]多孔碳—石墨烯復(fù)合材料的制備及電化學(xué)性能研究[D]. 李青婭.天津大學(xué) 2018



本文編號：3038860