與金屬離子電池相比,超級電容器具有更高的功率密度和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性,是能源存儲研究領(lǐng)域的明星器件。水系超級電容器作為一種安全性高、環(huán)境友好和成本優(yōu)勢明顯的儲能器件,具有巨大的開發(fā)價(jià)值和應(yīng)用潛力。然而,由于其能量密度（E）偏低——通常在5到15 Wh kg^–1之間,提高E是促進(jìn)其應(yīng)用的關(guān)鍵。根據(jù)公式E=1/2 CV²,通過增加比電容（C）和拓寬電壓窗口（V）可以提高超級電容器的能量密度。在眾多材料中,部分過渡金屬氧化物因較高的理論容量和環(huán)境友好性,成為超級電容器研究常被選用的電極材料。然而,體相的金屬氧化物材料由于本征電導(dǎo)率低、比表面積小和體相利用率差等缺點(diǎn),嚴(yán)重限制了其儲能性能的展現(xiàn)。為了解決上述問題,通常采用將金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)化并與高電導(dǎo)率的碳材料結(jié)合構(gòu)建復(fù)合結(jié)構(gòu)的策略。在相關(guān)文獻(xiàn)系統(tǒng)調(diào)研、認(rèn)真梳理總結(jié)的基礎(chǔ)上,本論文以過渡金屬錳基氧化物為研究對象,將其與高電導(dǎo)率的碳材料進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,開展了復(fù)合自支撐電極的設(shè)計(jì)、制備工作,并對其電化學(xué)性能以及在水系超級電容器中的應(yīng)用進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。本論文的主要研究工作包括:（1）石墨紙上分級互連多孔... 

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

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

超級電容器和金屬離子電池的Ragone對比圖[24]

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位錳基氧化物自支撐電極的設(shè)計(jì)、制備及電化學(xué)性能研究3圖1.2超級電容器器件結(jié)構(gòu)：（a）器件封裝結(jié)構(gòu)；（b）理論模型結(jié)構(gòu)[25]1.4超級電容器電極材料的分類圖1.3超級電容器電極材料不同的儲存機(jī)理示意圖及其循環(huán)伏安曲線和恒流放電曲線：（a）碳顆粒存儲電荷的機(jī)理圖；（b）多孔碳存儲電荷的機(jī)理圖；（c）RuO2存儲電荷的機(jī)理圖；（d）Li+離子插入電極材料層間存儲電荷的機(jī)理圖；（e）電容型材料的循環(huán)伏安曲線；（f）電池型材料的循環(huán)伏安曲線；（g）MnO2材料在塊體和納米尺度下的恒電流放電曲線；（h）LiCoO2材料在塊體和納米尺度下的恒電流放電曲線[31]超級電容器的電極材料眾多，不同體系的電極材料具有不同的存儲機(jī)理，即使是同一材料，在不同的電解液中其也會表現(xiàn)出不同的存儲機(jī)理。為了深入了解超級電容器的存儲機(jī)理，以及深度開發(fā)電極材料的儲能性能，通常利用電極材料在相應(yīng)電解液中測試的循環(huán)伏安曲線和恒流充放電曲線來具體量化超級電容器的一些性能參數(shù)。同時，不同的曲線類型也反映著電極材料不同的儲能機(jī)理。依

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位錳基氧化物自支撐電極的設(shè)計(jì)、制備及電化學(xué)性能研究3圖1.2超級電容器器件結(jié)構(gòu)：（a）器件封裝結(jié)構(gòu)；（b）理論模型結(jié)構(gòu)[25]1.4超級電容器電極材料的分類圖1.3超級電容器電極材料不同的儲存機(jī)理示意圖及其循環(huán)伏安曲線和恒流放電曲線：（a）碳顆粒存儲電荷的機(jī)理圖；（b）多孔碳存儲電荷的機(jī)理圖；（c）RuO2存儲電荷的機(jī)理圖；（d）Li+離子插入電極材料層間存儲電荷的機(jī)理圖；（e）電容型材料的循環(huán)伏安曲線；（f）電池型材料的循環(huán)伏安曲線；（g）MnO2材料在塊體和納米尺度下的恒電流放電曲線；（h）LiCoO2材料在塊體和納米尺度下的恒電流放電曲線[31]超級電容器的電極材料眾多，不同體系的電極材料具有不同的存儲機(jī)理，即使是同一材料，在不同的電解液中其也會表現(xiàn)出不同的存儲機(jī)理。為了深入了解超級電容器的存儲機(jī)理，以及深度開發(fā)電極材料的儲能性能，通常利用電極材料在相應(yīng)電解液中測試的循環(huán)伏安曲線和恒流充放電曲線來具體量化超級電容器的一些性能參數(shù)。同時，不同的曲線類型也反映著電極材料不同的儲能機(jī)理。依

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3142161