超級電容器作為一種新興的儲能裝置,具有功率密度高、充放電速率快、使用壽命長以及環(huán)境友好等優(yōu)勢,在混合動力汽車、緊急照明系統(tǒng)和備用電源等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而較低的能量密度限制了超級電容器的進(jìn)一步發(fā)展,開發(fā)高性能的電極材料成為解決這一問題的關(guān)鍵。二元過渡金屬氧化物MgCo₂O₄因其價(jià)格低廉、環(huán)境友好、并且理論比電容較高（³122 F/g）而引起廣泛關(guān)注。本文旨在合成具有優(yōu)異電化學(xué)性能的MgCo₂O₄電極材料,主要工作如下:（1）在150^oC下進(jìn)行15 h水熱反應(yīng),并在400^oC下煅燒3 h后成功合成了花狀MgCo₂O₄電極材料,利用SEM技術(shù)表征了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間以及尿素用量對產(chǎn)物形貌的影響。花狀MgCo₂O₄電極在1 A/g下具有749.2 F/g的比電容;當(dāng)電流密度增加至15 A/g時(shí),倍率為73.3%;在5 A/g下進(jìn)行連續(xù)5000次充放電后... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

幾種典型能量存儲裝置的能量密度和對應(yīng)功率密度的Ragone圖[9]

中北大學(xué)學(xué)位論文2圖1-1幾種典型能量存儲裝置的能量密度和對應(yīng)功率密度的Ragone圖[9]Fig.1-1Ragoneplotfordifferentenergystoragetechnologies[9]圖1-2超級電容器的結(jié)構(gòu)示意圖[11]Fig.1-2Schematicrepresentationofsupercapacitor[11]1.2超級電容器概述首個有關(guān)SCs概念可以追溯到19世紀(jì)，由德國物理學(xué)家HermannvonHelmholtz提出[12]。直到1957年，通用電氣公司申請了基于雙層電容結(jié)構(gòu)的專利，這項(xiàng)技術(shù)才逐漸

中北大學(xué)學(xué)位論文3引起關(guān)注。該裝置以多孔碳材料為電極材料，利用雙層電容機(jī)制進(jìn)行充電[13]。時(shí)至今日，性能顯著提升的SCs成為最具潛力的能量存儲裝置，根據(jù)儲能機(jī)制將其可以分為兩類：雙電層電容器和贗電容器，下面分別進(jìn)行簡要介紹。1.2.1雙電層電容器雙電層電容器充放電期間電極材料和電解液的界面處不存在電荷轉(zhuǎn)移，如圖1-3所示[14]。當(dāng)施加電壓時(shí)，一個電極帶正電，另一電極帶負(fù)電，電解液中溶劑化的離子被吸引到帶相反電荷的電極表面，形成由電極一側(cè)的電荷和電解液一側(cè)的離子組成的“雙電層”結(jié)構(gòu)。完全可逆的電荷積聚過程不涉及化學(xué)反應(yīng)，避免了電解液的分解或濃度變化問題，并且電極材料在使用過程中不會發(fā)生體積變化，使得雙電層電容器具備優(yōu)良的穩(wěn)定性能和長期使用壽命。圖1-3雙電層電容器充放電過程示意圖[14]Fig.1-3Schematicillustrationofthecharging/dischargingprocessinadouble-layersupercapacitor[14]1.2.2贗電容器贗電容器基于在電極材料表面以及體相中發(fā)生快速可逆的法拉第氧化還原反應(yīng)而存儲能量，圖1-4為其儲能過程示意圖[14]。受反應(yīng)動力學(xué)的控制，法拉第反應(yīng)的進(jìn)行一般要慢于非法拉第過程，導(dǎo)致贗電容器的充放電速率以及循環(huán)壽命呈現(xiàn)下降趨勢�；瘜W(xué)反應(yīng)的引入同樣會帶來電解液消耗以及電極材料體積變化等問題，從而影響贗電容器性能。盡管如此，贗電容器仍然可以提供比雙電層電容器更高的比電容和能量密度，并且

【參考文獻(xiàn)】：
博士論文
[1]金屬氧化物以及復(fù)合材料的制備與超級電容器性能的研究[D]. 羅楊.吉林大學(xué) 2018



本文編號：3381464