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)價值和應用潛力。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是促進其應用的關鍵。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率低、比表面積小和體相利用率差等缺點,嚴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構化并與高電導率的碳材料結合構建復合結構的策略。在相關文獻系統(tǒng)調(diào)研、認真梳理總結的基礎上,本論文以過渡金屬錳基氧化物為研究對象,將其與高電導率的碳材料進行有機結合,開展了復合自支撐電極的設計、制備工作,并對其電化學性能以及在水系超級電容器中的應用進行了較為系統(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]

蘭州大學碩士學位錳基氧化物自支撐電極的設計、制備及電化學性能研究3圖1.2超級電容器器件結構：（a）器件封裝結構；（b）理論模型結構[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理圖；（b）多孔碳存儲電荷的機理圖；（c）RuO2存儲電荷的機理圖；（d）Li+離子插入電極材料層間存儲電荷的機理圖；（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)出不同的存儲機理。為了深入了解超級電容器的存儲機理，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理。依

蘭州大學碩士學位錳基氧化物自支撐電極的設計、制備及電化學性能研究3圖1.2超級電容器器件結構：（a）器件封裝結構；（b）理論模型結構[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理圖；（b）多孔碳存儲電荷的機理圖；（c）RuO2存儲電荷的機理圖；（d）Li+離子插入電極材料層間存儲電荷的機理圖；（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)出不同的存儲機理。為了深入了解超級電容器的存儲機理，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理。依

【參考文獻】：
期刊論文
[1]贗電容型超級電容器電極材料研究進展[J]. 孫銀,黃乃寶,王東超,詹溯,李瑞超.  電源技術. 2018(05)
[2]柔性自支撐介孔碳納米纖維的制備及其在超級電容器電極上的應用[J]. 時志強,靳國強,王靜,張進.  天津工業(yè)大學學報. 2017(05)
[3]Effect of rGO Coating on Interconnected Co3O4 Nanosheets and Improved Supercapacitive Behavior of Co3O4/rGO/NF Architecture[J]. Tinghui Yao,Xin Guo,Shengchun Qin,Fangyuan Xia,Qun Li,Yali Li,Qiang Chen,Junshuai Li,Deyan He.  Nano-Micro Letters. 2017(04)
[4]超級電容器及其在電力系統(tǒng)中的應用[J]. 吳俊杰,周舟,查方林,何鐵祥,馮兵.  電源技術. 2016(10)
[5]碳基三維自支撐超級電容器電極材料研究進展[J]. 何水劍,陳衛(wèi).  電化學. 2015(06)
[6]新能源產(chǎn)品的應用原理分析[J]. 李海濤,鐘媛,李覲辰.  科技創(chuàng)業(yè)月刊. 2014(02)
[7]超級電容器工作原理及應用[J]. 劉曉臣.  電子產(chǎn)品可靠性與環(huán)境試驗. 2012(S1)
[8]超級電容器應用展望[J]. 劉春娜.  電源技術. 2010(09)
[9]中國化石能源使用可持續(xù)性評估——基于1990～2006年數(shù)據(jù)[J]. 趙震宇,宋冬林.  地理科學. 2010(01)
[10]基于系統(tǒng)論的世界能源空間格局分析[J]. 朱孟玨,陳忠暖,蔡國田.  地理科學進展. 2008(05)



本文編號：3142161