錳基/碳復(fù)合材料制備及電化學(xué)性能研究
發(fā)布時間：2021-07-21 05:28
目前,煤炭和石油等不可再生能源日益消耗,為了解決這一能源危機(jī),開發(fā)新能源及設(shè)計高性能的儲能器件,已成為亟待解決的問題。超級電容器具有高的功率密度、快速充放電速率、較長的循環(huán)壽命和低成的特點,因此受到廣泛關(guān)注。但是,由于超級電容器的比能量密度較低這就大大限制了超級電容器的廣泛應(yīng)用。由于錳材料具有較高的理論比電容、較為豐富的自然存儲量以及較低的制備成本等特點而倍受關(guān)注。因此,本文通過將主要應(yīng)用在贗電容電容器上的錳基材料與碳材料相結(jié)合,不斷優(yōu)化物質(zhì)配比和實驗條件,最終得到性能最好的、最理想的電極材料,進(jìn)而提高超級電容器的比能量密度。本實驗采用對水鈉錳礦材料進(jìn)行金屬銀及碳基材料的復(fù)合,從而達(dá)到改善Mn基電極材料的電容性能的目的。通過簡單的水熱法以及室溫下磁力攪拌的方法,成功實現(xiàn)將銀和ZIF-8摻雜到錳基材料中。根據(jù)形貌表征及性能測試的實驗結(jié)果表明,ZIF-8被Mn基材料成功的包覆,增大了材料的電化學(xué)活性面積,為離子的吸脫附提供了更多的位點;銀的成功摻雜更是提高了整個電極材料的電導(dǎo)率。使得Ag-Mn-ZIF-C制得的電極材料在電流密度為1 A·g-1時,比電容為177 F·...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：64 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
各種電能存儲系統(tǒng)的比功率-比能量密度對比圖（2018年）
圖 1-2 超級電容器組成結(jié)構(gòu)圖[13]（1）電極材料 由于超級電容器的電化學(xué)性能主要取決于所使用的電極材料[14,15]，因此最近幾十年，對超級電容器的研究重心更多的是放在對其電極材料的研究上[16-19]。電極材料大體可以分為兩類：碳基材料及碳基摻雜的電極材料。而碳基摻雜的電極材料又可以分為：雜原子摻雜、過渡金屬或過渡金屬氧化物的摻雜、導(dǎo)電聚合物的摻雜等[20-23]。每一種電極材料都具有自己的優(yōu)缺點，找到一個可以綜合各種材料性能的制備方法至關(guān)重要。因此，二元以及三元復(fù)合的電極材料應(yīng)運而生，并且它的制備技術(shù)也已經(jīng)漸漸趨向成熟[24]。（2）集流體 集流體，應(yīng)該具有不參加電極材料的電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)電性好，性質(zhì)穩(wěn)定的特點，目前用的較多的是碳布、泡沫鎳、碳纖維、不銹鋼網(wǎng)等。還有一些研究者是采用自合成的方式制備導(dǎo)電性優(yōu)益、比表面積大、孔隙率好并有著較好機(jī)械性能的材料作為基底，如鈷酸鎳納米線，石墨烯泡沫等[25,26]。（3）電解液 超級電容器的電解液主要包括三類：a、水系電解液，b、有機(jī)
同時還能在正負(fù)極之間起到相應(yīng)的電源電動勢。隔膜一般會存在大電時會導(dǎo)致電容器發(fā)熱以及輸出電壓一定的機(jī)械強度和孔隙度，組織成分點，從而避免上述情況的發(fā)生。隔膜也合適的隔膜。像纖維素紙等親水性的隔隔膜比如 Celagrd2400 一般用在有機(jī)無紡布、PP 隔膜以及瓊脂膜等。工作機(jī)理不同的分類方式，根據(jù)其儲能機(jī)理的級電容器，（2）贗電容超級電容器，（器（如圖 1-3）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超級電容器電極材料研究進(jìn)展[J]. 陳俊蛟,黃英,黃海艦. 材料開發(fā)與應(yīng)用. 2015(01)
[2]超級電容器儲能技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 張步涵,王云玲,曾杰. 水電能源科學(xué). 2006(05)
[3]超級電容器電極材料研究[J]. 汪形艷,王先友,黃偉國. 電池. 2004(03)
博士論文
[1]鈷基超級電容器電極材料微納結(jié)構(gòu)調(diào)控及其電化學(xué)性能研究[D]. 王雪兆.鄭州大學(xué) 2018
[2]金屬有機(jī)骨架化合物制備復(fù)合金屬氧化物和多孔碳材料的研究[D]. 陳思如.吉林大學(xué) 2015
[3]三維有序大孔硅和鍺材料的制備及其光學(xué)、電化學(xué)性能研究[D]. 劉昕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]功能化石墨烯的制備、組裝及其應(yīng)用[D]. 徐宇曦.清華大學(xué) 2011
碩士論文
[1]高性能碳纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其在超級電容器中的應(yīng)用[D]. 黃俊.南昌大學(xué) 2018
本文編號：3294409
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】：64 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
各種電能存儲系統(tǒng)的比功率-比能量密度對比圖（2018年）
圖 1-2 超級電容器組成結(jié)構(gòu)圖[13]（1）電極材料 由于超級電容器的電化學(xué)性能主要取決于所使用的電極材料[14,15]，因此最近幾十年，對超級電容器的研究重心更多的是放在對其電極材料的研究上[16-19]。電極材料大體可以分為兩類：碳基材料及碳基摻雜的電極材料。而碳基摻雜的電極材料又可以分為：雜原子摻雜、過渡金屬或過渡金屬氧化物的摻雜、導(dǎo)電聚合物的摻雜等[20-23]。每一種電極材料都具有自己的優(yōu)缺點，找到一個可以綜合各種材料性能的制備方法至關(guān)重要。因此，二元以及三元復(fù)合的電極材料應(yīng)運而生，并且它的制備技術(shù)也已經(jīng)漸漸趨向成熟[24]。（2）集流體 集流體，應(yīng)該具有不參加電極材料的電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)電性好，性質(zhì)穩(wěn)定的特點，目前用的較多的是碳布、泡沫鎳、碳纖維、不銹鋼網(wǎng)等。還有一些研究者是采用自合成的方式制備導(dǎo)電性優(yōu)益、比表面積大、孔隙率好并有著較好機(jī)械性能的材料作為基底，如鈷酸鎳納米線，石墨烯泡沫等[25,26]。（3）電解液 超級電容器的電解液主要包括三類：a、水系電解液，b、有機(jī)
同時還能在正負(fù)極之間起到相應(yīng)的電源電動勢。隔膜一般會存在大電時會導(dǎo)致電容器發(fā)熱以及輸出電壓一定的機(jī)械強度和孔隙度，組織成分點，從而避免上述情況的發(fā)生。隔膜也合適的隔膜。像纖維素紙等親水性的隔隔膜比如 Celagrd2400 一般用在有機(jī)無紡布、PP 隔膜以及瓊脂膜等。工作機(jī)理不同的分類方式，根據(jù)其儲能機(jī)理的級電容器，（2）贗電容超級電容器，（器（如圖 1-3）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超級電容器電極材料研究進(jìn)展[J]. 陳俊蛟,黃英,黃海艦. 材料開發(fā)與應(yīng)用. 2015(01)
[2]超級電容器儲能技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 張步涵,王云玲,曾杰. 水電能源科學(xué). 2006(05)
[3]超級電容器電極材料研究[J]. 汪形艷,王先友,黃偉國. 電池. 2004(03)
博士論文
[1]鈷基超級電容器電極材料微納結(jié)構(gòu)調(diào)控及其電化學(xué)性能研究[D]. 王雪兆.鄭州大學(xué) 2018
[2]金屬有機(jī)骨架化合物制備復(fù)合金屬氧化物和多孔碳材料的研究[D]. 陳思如.吉林大學(xué) 2015
[3]三維有序大孔硅和鍺材料的制備及其光學(xué)、電化學(xué)性能研究[D]. 劉昕.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]功能化石墨烯的制備、組裝及其應(yīng)用[D]. 徐宇曦.清華大學(xué) 2011
碩士論文
[1]高性能碳纖維復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其在超級電容器中的應(yīng)用[D]. 黃俊.南昌大學(xué) 2018
本文編號：3294409
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