超級電容器是在近代能源危機和環(huán)境問題日益加劇的大背景下誕生的一種新型儲能器件,其電容值遠超普通電容器,具有高循環(huán)壽命,高功率密度,支持高速充放電等優(yōu)點,多孔碳是超級電容器最常用的一種電極材料。本論文通過調(diào)節(jié)活化方式和孔結(jié)構(gòu),制備了具有高比電容值和循環(huán)穩(wěn)定性的多級孔結(jié)構(gòu)碳電極材料,并對活化原理,活化過程和影響材料電容性能的因素進行了深入研究。1,以烏拉草為原料,對其進行炭化并使用氫氟酸溶液進行超聲清洗,制備了一種包含微孔、介孔和大孔陣列的多級孔碳材料,材料的最高比表面積為724.33m²·g^-1,電化學(xué)測試證明材料具有良好的雙電層電容性能,在6 mol·L^-1的KOH電解液中進行三電極測試得到182F·g^-1(電流密度0.5A·g^-1)的比電容值,在20A·g^-1電流密度比電容值仍能保持116 F·g^-1,倍率性能良好。此電極材料制作的雙電極紐扣電容器經(jīng)過10000次恒流充放電測試電容保持率為98%。2,以甲基橙（Methyl Oran... 

【文章來源】：渤海大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

超級電容器與普通電容器、化學(xué)電池的Ragone圖[10]

渤海大學(xué)碩士學(xué)位論文3雙電層超級電容器（EDLC）目前發(fā)展速度最快，而且目前已形成產(chǎn)業(yè)化，擁有完善的產(chǎn)業(yè)鏈。其原理可以用Helmholtz雙電層模型來進行解釋，19世紀德國科學(xué)家赫爾曼·馮·亥姆霍茲在研究膠體懸浮液的工作中首次提出雙電層概念并建立模型（式1.1）[12]：C=εrε0Ad(1.1)式中εr為電解液相對介電常數(shù)，ε0為真空介電常數(shù)，A為界面表面積，d代表雙電層有效厚度。電極-電解液的界面存在兩個離子分布區(qū)域，即緊密層和擴散層[13]會分別吸附溶劑化質(zhì)子和電解質(zhì)離子，形成極間電勢差，如圖1-2(a)所示，如果在兩個電極之間加入一個小于電解液電解電壓的電勢差，電解質(zhì)溶液中的陰離子和陽離子分別會受電場力作用向兩個電極移動，并在其表面形成雙電層，這一過程與傳統(tǒng)電容器在電場作用下產(chǎn)生的電荷極化現(xiàn)象相似，會產(chǎn)生電容效應(yīng)，雙電層就相當(dāng)于微縮的平行板電容器，由于電荷層之間的距離遠小于平行板電容器兩個電極之間的距離，所以雙電層超級電容器的電荷儲存能力遠高于普通電容器。雙電層超級電容器電容的大小主要由電極材料特性，電極有效面積和電解液的種類決定。圖1-2，(a)雙電層超級電容器和(b)贗電容超級電容器的存儲原理示意圖[14]Fig.1-2,Storageprinciplediagramofelectricdoublelayersupercapacittance(a)andpseudosupercapacitor(b).[14]贗電容超級電容器的原理與雙電層超級電容器不同，但與化學(xué)電池有相似之處，它是利用發(fā)生在電極活性材料和電解液界面以及電極活性材料內(nèi)部的高速可逆的氧化還原反

多級孔結(jié)構(gòu)碳材料在超級電容器中的電化學(xué)性能研究4應(yīng)來存儲和釋放電能，從使用的電極材料上來看主要分為導(dǎo)電聚合物基贗電容超級電容器和金屬氧化物基贗電容超級電容器兩種，其儲能原理如圖1-2(b)。由于儲能機理與雙電層超級電容器存在本質(zhì)上的不同，贗電容超級電容器的比電容和能量密度通常高于雙電層電容器，但是由于可逆氧化還原反應(yīng)實際應(yīng)用中不可能達到完全可逆，因此隨著充放電次數(shù)的增多，電容器的循環(huán)壽命和功率密度會有一定的損失。通常情況下，超級電容器的儲能方式并不單一，在贗電容超級電容器中會有一部分雙電層電容存在，同樣，在雙電層電容器中，由于電極材料會存留部分可以產(chǎn)生贗電容的官能團，所以也會有一定比例的贗電容存在[15-16]�；旌闲统夒娙萜鞯膬蓚�電極分別使用雙電層電極材料例如高比表面積的多孔碳和贗電容電極材料例如MnO2、RuO2、PbO2等可進行高速可逆反應(yīng)的金屬氧化物，兩個電極的儲能機理不同，這種結(jié)合能夠?qū)煞N電極材料的優(yōu)勢進行結(jié)合，具有更高的能量密度、工作電壓和比電容值，圖1-3為一種PbO2-多孔碳混合型非對稱超級電容器在充電狀態(tài)下的示意圖。圖1-3，混合型超級電容器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-3,Structureofhybridsupercapacitor.從器件結(jié)構(gòu)角度來看，超級電容器又可分為對稱型超級電容器和非對稱型超級電容器，其中，對稱型超級電容器是最常見也是最基本的一種結(jié)構(gòu)，由相同電極材料，相同面積，

【參考文獻】：
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本文編號：3360117