錳基/碳復(fù)合材料制備及電化學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)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(jì)高性能的儲(chǔ)能器件,已成為亟待解決的問題。超級(jí)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(diǎn),因此受到廣泛關(guān)注。但是,由于超級(jí)電容器的比能量密度較低這就大大限制了超級(jí)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(chǔ)量以及較低的制備成本等特點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(jí)電容器的比能量密度。本實(shí)驗(yàn)采用對(duì)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(jiǎn)單的水熱法以及室溫下磁力攪拌的方法,成功實(shí)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(cè)試的實(shí)驗(yàn)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(diǎn);銀的成功摻雜更是提高了整個(gè)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(shí),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(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
各種電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的比功率-比能量密度對(duì)比圖（2018年）
圖 1-2 超級(jí)電容器組成結(jié)構(gòu)圖[13]（1）電極材料 由于超級(jí)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(duì)超級(jí)電容器的研究重心更多的是放在對(duì)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(diǎn)，找到一個(gè)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(yùn)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(diǎn)，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(jí)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(shí)還能在正負(fù)極之間起到相應(yīng)的電源電動(dòng)勢(shì)。隔膜一般會(huì)存在大電時(shí)會(huì)導(dǎo)致電容器發(fā)熱以及輸出電壓一定的機(jī)械強(qiáng)度和孔隙度，組織成分點(diǎn)，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(chǔ)能機(jī)理的級(jí)電容器，（2）贗電容超級(jí)電容器，（器（如圖 1-3）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超級(jí)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(jí)電容器儲(chǔ)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(jí)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(jí)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(jì)及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[D]. 黃俊.南昌大學(xué) 2018
本文編號(hào)：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(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
各種電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的比功率-比能量密度對(duì)比圖（2018年）
圖 1-2 超級(jí)電容器組成結(jié)構(gòu)圖[13]（1）電極材料 由于超級(jí)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(duì)超級(jí)電容器的研究重心更多的是放在對(duì)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(diǎn)，找到一個(gè)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(yùn)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(diǎn)，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(jí)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(shí)還能在正負(fù)極之間起到相應(yīng)的電源電動(dòng)勢(shì)。隔膜一般會(huì)存在大電時(shí)會(huì)導(dǎo)致電容器發(fā)熱以及輸出電壓一定的機(jī)械強(qiáng)度和孔隙度，組織成分點(diǎn)，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(chǔ)能機(jī)理的級(jí)電容器，（2）贗電容超級(jí)電容器，（器（如圖 1-3）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超級(jí)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(jí)電容器儲(chǔ)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(jí)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(jí)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(jì)及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用[D]. 黃俊.南昌大學(xué) 2018
本文編號(hào)：3294409
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3294409.html
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