超級(jí)電容器是在近代能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題日益加劇的大背景下誕生的一種新型儲(chǔ)能器件,其電容值遠(yuǎn)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(diǎn),多孔碳是超級(jí)電容器最常用的一種電極材料。本論文通過(guò)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(jí)孔結(jié)構(gòu)碳電極材料,并對(duì)活化原理,活化過(guò)程和影響材料電容性能的因素進(jìn)行了深入研究。1,以烏拉草為原料,對(duì)其進(jìn)行炭化并使用氫氟酸溶液進(jìn)行超聲清洗,制備了一種包含微孔、介孔和大孔陣列的多級(jí)孔碳材料,材料的最高比表面積為724.33m²·g^-1,電化學(xué)測(cè)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(jìn)行三電極測(cè)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(guò)10000次恒流充放電測(cè)試電容保持率為98%。2,以甲基橙（Methyl Oran... 

【文章來(lái)源】：渤海大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超級(jí)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(jí)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(lái)進(jìn)行解釋，19世紀(jì)德國(guó)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(duì)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(gè)離子分布區(qū)域，即緊密層和擴(kuò)散層[13]會(huì)分別吸附溶劑化質(zhì)子和電解質(zhì)離子，形成極間電勢(shì)差，如圖1-2(a)所示，如果在兩個(gè)電極之間加入一個(gè)小于電解液電解電壓的電勢(shì)差，電解質(zhì)溶液中的陰離子和陽(yáng)離子分別會(huì)受電場(chǎng)力作用向兩個(gè)電極移動(dòng)，并在其表面形成雙電層，這一過(guò)程與傳統(tǒng)電容器在電場(chǎng)作用下產(chǎn)生的電荷極化現(xiàn)象相似，會(huì)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(yuǎn)小于平行板電容器兩個(gè)電極之間的距離，所以雙電層超級(jí)電容器的電荷儲(chǔ)存能力遠(yuǎn)高于普通電容器。雙電層超級(jí)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(jí)電容器和(b)贗電容超級(jí)電容器的存儲(chǔ)原理示意圖[14]Fig.1-2,Storageprinciplediagramofelectricdoublelayersupercapacittance(a)andpseudosupercapacitor(b).[14]贗電容超級(jí)電容器的原理與雙電層超級(jí)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(jí)孔結(jié)構(gòu)碳材料在超級(jí)電容器中的電化學(xué)性能研究4應(yīng)來(lái)存儲(chǔ)和釋放電能，從使用的電極材料上來(lái)看主要分為導(dǎo)電聚合物基贗電容超級(jí)電容器和金屬氧化物基贗電容超級(jí)電容器兩種，其儲(chǔ)能原理如圖1-2(b)。由于儲(chǔ)能機(jī)理與雙電層超級(jí)電容器存在本質(zhì)上的不同，贗電容超級(jí)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(shí)際應(yīng)用中不可能達(dá)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(huì)有一定的損失。通常情況下，超級(jí)電容器的儲(chǔ)能方式并不單一，在贗電容超級(jí)電容器中會(huì)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(huì)存留部分可以產(chǎn)生贗電容的官能團(tuán)，所以也會(huì)有一定比例的贗電容存在[15-16]�；旌闲统�(jí)電容器的兩個(gè)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(jìn)行高速可逆反應(yīng)的金屬氧化物，兩個(gè)電極的儲(chǔ)能機(jī)理不同，這種結(jié)合能夠?qū)煞N電極材料的優(yōu)勢(shì)進(jìn)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(duì)稱超級(jí)電容器在充電狀態(tài)下的示意圖。圖1-3，混合型超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1-3,Structureofhybridsupercapacitor.從器件結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，超級(jí)電容器又可分為對(duì)稱型超級(jí)電容器和非對(duì)稱型超級(jí)電容器，其中，對(duì)稱型超級(jí)電容器是最常見(jiàn)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(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3360117