本文關(guān)鍵詞：釩（錳）基氧化物納米陣列柔性準(zhǔn)固態(tài)超級(jí)電容器的研究

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【摘要】：隨著可穿戴電子設(shè)備和微型電子器件的快速發(fā)展,儲(chǔ)能裝置被提出了更高的要求,尤其是用于可穿戴電子設(shè)備的柔性儲(chǔ)能器件被提出了更高的要求。相比于其他電化學(xué)儲(chǔ)能裝置,超級(jí)電容器具有快速的充放電能力,突出的循環(huán)性能和較高的功率密度,是目前最具應(yīng)用前景的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置之一。雖然目前以碳材料為主的基于雙電層原理的超級(jí)電容器已經(jīng)得到了商業(yè)化應(yīng)用,但其比容量小和能量密度低的問題亟待解決。目前對(duì)新型電極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面修飾和摻雜改性成為了提高超電容電極材料電化學(xué)性能的基本途徑。本論文設(shè)計(jì)并合成具有特定形貌的釩基和錳基氧化物超級(jí)電容器電極,通過改性和表面修飾等手段提高其電化學(xué)性能,且分別研究其在三電極體系和柔性超電容中的電化學(xué)性能及儲(chǔ)能機(jī)理,期望能在提高超級(jí)電容器性能方面提供若干思路。本論文主要研究?jī)?nèi)容包括：1.以10微米超薄鈦片為基底,通過改進(jìn)的水熱反應(yīng)得到均勻的V02納米片陣列,然后在V02納米片表面滴加葡萄糖溶液,高溫退火得到均勻的V2O3@C復(fù)合納米片陣列。碳包覆不僅可以增加金屬氧化物電極的電導(dǎo)率,還可以進(jìn)一步減少釩的氧化物在液相電解質(zhì)中的溶解,提高電極材料的循環(huán)穩(wěn)定性。V2O3@C復(fù)合納米片陣列電極作為工作電極進(jìn)行三電極體系測(cè)試的結(jié)果表明,V2O3@C復(fù)合納米片陣列結(jié)合了納米陣列結(jié)構(gòu)和碳包覆的雙重優(yōu)勢(shì),可以極大地提高釩氧化物電極的功率密度和循環(huán)穩(wěn)定性。2.以10微米超薄鈦片基底上的V2O3@C復(fù)合納米片陣列分別作為正、負(fù)電極,氯化鋰／聚乙烯醇(LiCl/PVA)凝膠作為電解質(zhì),組裝成準(zhǔn)固態(tài)柔性薄膜超級(jí)電容器。結(jié)果表明,由相同V2O3@C納米片陣列電極及凝膠電解質(zhì)構(gòu)成的厚度僅為40微米的柔性薄膜超電容具有2.0 V的超高電壓窗口,擁有超高的體積能量密度(最大值15.9 m Wh cm-3)、功率密度(最大值6900 mW cm-3)以及良好的倍率和循環(huán)性能(6000次)。3.對(duì)錳的氧化物進(jìn)行改性和表面修飾。以10微米超薄鈦片為基底通過水熱法合成Ni0.25Mn0.75納米棒陣列,然后表面包覆導(dǎo)電聚合物聚吡咯(PPy)得到Ni0.25Mn0.75O@PPy復(fù)合電極。并以Ni0.25Mn0.75O@PPy納米棒陣列為正極,超薄鈦片(10微米)基底上V2O3@C納米片陣列為負(fù)極,LiCl/PVA凝膠作為電解質(zhì),搭配成高性能準(zhǔn)固態(tài)柔性薄膜超級(jí)電容器。結(jié)果表明,該柔性超級(jí)電容器可以得到2.4V的超高單體電壓和非常突出的體積能量密度(26.8 m Wh cm-3),同時(shí)具有較好的機(jī)械柔性。
【關(guān)鍵詞】：超級(jí)電容器 柔性 薄膜 納米陣列 V_2O_3@C Ni_(0.25)Mn_(0.75)O@PPY
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM53
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 引言11
• 1.2 超級(jí)電容器概述11-12
• 1.3 超級(jí)電容器工作原理12-13
• 1.4 超級(jí)電容器電極材料13
• 1.4.1 超級(jí)電容器電極材料的選擇要求13
• 1.4.2 常見超級(jí)電容器電極材料的優(yōu)缺點(diǎn)13
• 1.5 本論文的選題思想和主要內(nèi)容13-16
• 第二章 超薄鈦片基底上V_2O_3@C納米片陣列的制備、性能及儲(chǔ)能機(jī)理16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 實(shí)驗(yàn)過程及表征手段16-19
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)所用的試劑16-17
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)所用的儀器17
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)過程17-18
• 2.2.4 主要表征手段18
• 2.2.5 電化學(xué)測(cè)試18-19
• 2.3 結(jié)果討論及分析19-25
• 2.3.1 V_2O_3@C納米片陣列電極的表征19-22
• 2.3.2 V_2O_3@C納米片陣列電極的碳包覆優(yōu)化22-23
• 2.3.3 優(yōu)化的V_2O_3@C納米片陣列電極的電化學(xué)性能測(cè)試23-25
• 2.4 結(jié)論25-26
• 第三章 柔性準(zhǔn)固態(tài)V_2O_3@C//V_2O_3@C超級(jí)電容器性能研究26-33
• 3.1 引言26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)過程及表征26-28
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)所用的藥品26-27
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)所用的儀器27
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)過程27
• 3.2.4 主要表征手段27
• 3.2.5 電化學(xué)測(cè)試27-28
• 3.3 結(jié)果討論與分析28-32
• 3.3.1 超薄柔性超級(jí)電容器制作過程的圖解28-29
• 3.3.2 氯化鋰/聚乙烯醇凝膠電解質(zhì)電導(dǎo)率測(cè)試29-30
• 3.3.3 準(zhǔn)固態(tài)柔性電容器電化學(xué)測(cè)試30-32
• 3.4 結(jié)論32-33
• 第四章 高電壓柔性準(zhǔn)固態(tài)V_2O_3@C//Ni_(0.25)Mn_(0.75)@PPy超級(jí)電容量性能研究33-41
• 4.1 引言33
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過程及表征33-36
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)所用的藥品33-34
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)所用的儀器34
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)過程34-35
• 4.2.4 主要表征手段35
• 4.2.5 電容器組裝和測(cè)試35-36
• 4.3 結(jié)果討論與分析36-40
• 4.3.1 Ni_(0.25)Mn_(0.75)O@PPy正極的電化學(xué)測(cè)試37-39
• 4.3.2 V_2O_3@C//Ni_(0.25)Mn_(0.75)O@PPy準(zhǔn)固態(tài)全電容電化學(xué)測(cè)試39-40
• 4.4 結(jié)論40-41
• 第五章 總結(jié)41-42
• 參考文獻(xiàn)42-48
• 在校期間研究成果48-49
• 致謝49

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