發(fā)布時間：2021-06-26 08:46

　　超級電容器,作為一種新型的能量儲存轉(zhuǎn)換裝置,具有比鋰電池更高的功率密度和更長的循環(huán)使用壽命,可應(yīng)用于消費電子產(chǎn)品、新能源汽車等領(lǐng)域。然而,由于超級電容器的能量密度不夠理想,難以實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化,因此,開發(fā)高能量密度、高倍率性能的超級電容器成為了當(dāng)今的研究熱點。電極是超級電容器的核心部件,其電化學(xué)性能是超級電容器性能的決定性因素。過渡金屬（Co、Ni、Mn等）氧化物/硫化物因資源豐富、成本低且理論比電容較高,被廣泛研究作為電極材料,但其自身導(dǎo)電性和穩(wěn)定性較差,單體金屬氧化物/硫化物難以成為高性能的超級電容器材料。研究表明,對材料的結(jié)構(gòu)進行改性是增強電化學(xué)活性的有效方法之一。其中,自支撐核殼結(jié)構(gòu)材料具有以下優(yōu)點:（i）比表面積大,活性位點多;（ii）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,氧化還原過程中結(jié)構(gòu)不易坍塌;（iii）材料可直接用作電極,無任何導(dǎo)電劑和粘黏劑加入,自身內(nèi)阻較小,導(dǎo)電性能優(yōu)異。因此,本論文致力于構(gòu)筑新型的三維自支撐金屬氧化物/硫化物基核殼分級結(jié)構(gòu)復(fù)合電極材料,具體研究內(nèi)容如下:（1）采用水熱-煅燒法,在三維孔狀結(jié)構(gòu)的泡沫鎳基底上垂直定向生長葡萄糖插層的LDH@Co₃O

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

超級電容器結(jié)構(gòu)示意圖

圖 1.2 雙電層電容器儲能原理Fig. 1.2 The energy storage mechanism of EDLC對電容器施加一個外部電壓進行充電時，電解液中的陰陽離子分別向正，電荷有序的排列于電極材料表面形成電荷層[35]；而當(dāng)撤銷電壓時，性電荷相吸，雙電層可穩(wěn)定存在，正負(fù)電極間便可形成一個穩(wěn)定的電壓程中，電子從正極流向負(fù)極形成電流，電極表面定向排列的陰陽離子重解液中，直至放電過程結(jié)束。雙電層電容器的充放電儲能過程均為物理據(jù)雙電層電容器的儲能機理可知，電極材料的導(dǎo)電性與比表面積是影響容器性能的重要因素。該類超級電容器充放電過程無氧化還原等化學(xué)反放電速率快且循環(huán)穩(wěn)定性好等優(yōu)點[26, 38]。贗電容器

Co 基[72, 73]氧化物/硫化物都顯示出優(yōu)異的贗電容特性。RuO2是最早被研究用于贗電容器的金屬氧化物材料，其表現(xiàn)出的高循環(huán)穩(wěn)定性、高電導(dǎo)率與高理論比電容值（2000 F·g-1）被認(rèn)為是最具潛力的贗電容器電極材料。但因稀缺、成本較高和污染嚴(yán)重限制了其在超級電容器領(lǐng)域的發(fā)展[74]。Ni 基、Mn 基、Co 基氧化物/硫化物等價格低廉、資源豐富的材料成為了贗電容器電極材料的研究熱點。其中 NiO[75]、MnO2[76]、Co3O4[77]等金屬化合物在研究過程中顯示出了優(yōu)異的電化學(xué)活性，成為了贗電容器電極材料的研究重點。但由于金屬氧化物自身電導(dǎo)率低，循環(huán)穩(wěn)定性能不好，限制了其實際應(yīng)用。為彌補單一金屬氧化物的不足以提高電化學(xué)性能，研究者們將研究重心轉(zhuǎn)向了電導(dǎo)率優(yōu)異的過渡金屬硫化物以及多元金屬氧化物/硫化物，如 NiS、MnS、NiCo2O4、NiCo2S4等。然而，雖然過渡金屬硫化物以及多元金屬氧化物/硫化物表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能，但在制備過程中顆粒團聚且堆積的問題依然存在[78-80]。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3251026