本文關(guān)鍵詞：超電容儲(chǔ)能材料的制備及非對(duì)稱電容器的組裝，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超級(jí)電容器是一種新型的儲(chǔ)能設(shè)備,因其成本比較低廉,生產(chǎn)的方法簡(jiǎn)單高效,生產(chǎn)過(guò)程綠色環(huán)保,電化學(xué)性能優(yōu)越,使用壽命較長(zhǎng)的特點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注。超級(jí)電容器彌補(bǔ)了電池與比傳統(tǒng)電容器的不足,提供了高的能量密度和功率密度,在電動(dòng)汽車、便攜式電子設(shè)備、備用電源等方面得到了廣泛的應(yīng)用。本文制備了油茶果殼活性炭、Ni/Al水滑石、摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素、四氧化三鈷電極材料。通過(guò)SEM、XRD、TEM、HRTEM、氮?dú)馕摳綔y(cè)試、XPS和電化學(xué)測(cè)試等技術(shù)方法,對(duì)材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了探究。(1)成功制備了油茶果殼活性炭(C-AC),首先對(duì)油茶果殼進(jìn)行炭化,然后采用微波活化。同時(shí)通過(guò)水熱法合成了Ni/Al水滑石(Ni/Al LDHs),合成方法方便簡(jiǎn)單且不需要使用模板。因其獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu),兩個(gè)材料均表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,在6 M氫氧化鉀溶液中,油茶果殼活性炭的比電容達(dá)243 F/g,Ni/Al水滑石的比電容達(dá)2163 F/g。以油茶果殼活性炭為負(fù)極材料,Ni/Al水滑石為正極材料制作的非對(duì)稱超級(jí)電容器測(cè)試的比電容達(dá)97 F/g,在1.7V的電勢(shì)窗口下能量密度達(dá)28.6 Wh/kg,循環(huán)2000圈后比電容仍保持87%。循環(huán)2000圈后還可點(diǎn)亮一個(gè)LED燈,表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。(2)我們將細(xì)菌纖維素插入到石墨烯層后摻氮成功制得了摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素(N-rGO@CNF)。同時(shí)我們通過(guò)一種簡(jiǎn)單、環(huán)保、高效的方法合成了四氧化三鈷。兩種材料都表現(xiàn)出高的比電容,其中摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素在6M的氫氧化鉀溶液中的比電容高達(dá)340 F/g,四氧化三鈷的比電容也達(dá)到了857F/g,同時(shí)具有很好的穩(wěn)定性。我們以摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素為負(fù)極材料,四氧化三鈷為正極材料,6 M的氫氧化鉀溶液為電解液制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的超級(jí)電容器。因正負(fù)極的協(xié)同作用,電容器具有較好的電化學(xué)性能。電勢(shì)窗達(dá)1.7 V,在1 A/g電流密度下的比電容達(dá)到80 F/g,在36 kW/kg功率密度下的能量密度為24.1 Wh/kg,并且在循環(huán)1000圈后電容保持率達(dá)到93.7%。
【關(guān)鍵詞】：油茶果殼活性炭 石墨烯 Ni/Al水滑石 四氧化三鈷 超級(jí)電容器
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM53;TB34
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-24
• 1.1 引言8
• 1.2 超級(jí)電容器8-10
• 1.2.1 超級(jí)電容器的背景及現(xiàn)狀8-9
• 1.2.2 超級(jí)電容器的定義9
• 1.2.3 超級(jí)電容器的原理及分類9-10
• 1.3 超級(jí)電容器的電極材料10-15
• 1.3.1 活性炭11-12
• 1.3.2 石墨烯12
• 1.3.3 碳納米管12-13
• 1.3.4 四氧化三鈷13-14
• 1.3.5 Ni/Al水滑石14-15
• 1.4 本課題的內(nèi)容及意義15-16
• 參考文獻(xiàn)16-24
• 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器及表征方法24-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器24-26
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品24-25
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器25-26
• 2.2 材料結(jié)構(gòu)表征及方法26-27
• 2.2.1 比表面分析儀26
• 2.2.2 掃描電子顯微鏡26
• 2.2.3 透射電子顯微鏡26
• 2.2.4 X射線粉末衍射儀26-27
• 2.2.5 X射線光電子能譜27
• 2.3 材料的電化學(xué)性能測(cè)試及方法27-30
• 2.3.1 循環(huán)伏安測(cè)試27-28
• 2.3.2 恒電流充放電測(cè)試28
• 2.3.3 能量密度和功率密度測(cè)試28-29
• 2.3.4 循環(huán)穩(wěn)定性測(cè)試29-30
• 第三章 油茶果殼活性炭//Ni/Al水滑石非對(duì)稱超級(jí)電容器30-48
• 3.1 引言30-31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-32
• 3.2.1 油茶果殼活性炭的制備31
• 3.2.2 Ni/Al水滑石的制備31
• 3.2.3 非對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝31-32
• 3.3 結(jié)果與討論32-45
• 3.3.1 負(fù)極材料32-37
• 3.3.1.1 油茶果殼活性炭的XRD表征及分析32-33
• 3.3.1.2 油茶果殼活性炭的SEM表征及分析33-34
• 3.3.1.3 油茶果殼活性炭的比表面及孔徑分析34-35
• 3.3.1.4 油茶果殼活性炭的電化學(xué)性能測(cè)試及分析35-37
• 3.3.2 正極材料37-41
• 3.3.2.1 Ni/Al水滑石的XRD表征及分析37-38
• 3.3.2.2 Ni/Al水滑石的SEM、TEM表征及分析38-39
• 3.3.2.3 Ni/Al水滑石的電化學(xué)性能測(cè)試及分析39-41
• 3.3.3 非對(duì)稱超級(jí)電容器的電化學(xué)性能測(cè)試及分析41-45
• 3.4 本章總結(jié)45-46
• 參考文獻(xiàn)46-48
• 第四章 摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素//Co_3O_4非對(duì)稱超級(jí)電容器48-66
• 4.1 引言48-49
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分49-50
• 4.2.1 摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素的制備49
• 4.2.2 Co_3O_4的制備49
• 4.2.3 非對(duì)稱超級(jí)電容器的組裝49-50
• 4.3 結(jié)果與討論50-63
• 4.3.1 負(fù)極材料50-55
• 4.3.1.1 摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素的XRD表征及分析50-51
• 4.3.1.2 摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素的SEM、TEM表征及分析51-52
• 4.3.1.3 摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素的XPS表征及分析52-53
• 4.3.1.4 摻氮石墨烯復(fù)合細(xì)菌纖維素的電化學(xué)性能測(cè)試及分析53-55
• 4.3.2 正極材料55-63
• 4.3.2.1 Co_3O_4的XRD表征及分析55-56
• 4.3.2.2 Co_3O_4的SEM、TEM表征及分析56-57
• 4.3.2.3 Co_3O_4的電化學(xué)性能測(cè)試及分析57-59
• 4.3.2.4 非對(duì)稱超級(jí)電容器的電化學(xué)性能測(cè)試及分析59-63
• 4.4 本章總結(jié)63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 結(jié)論與展望66-68
• 攻讀碩士期間取得的科研成果68-69
• 致謝69

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