【摘要】：超級電容器是新型儲能材料領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一，具有高功率密度，但是其能量密度較低，成為制約其應(yīng)用的瓶頸。因此，提高超級電容器的能量密度備受關(guān)注。本文主要從提高工作電壓范圍(V)和電極材料的比電容(C)兩個(gè)途徑開展研究，分別制備了具有較寬電位窗口以及高比電容的電極材料，并組裝成非對稱結(jié)構(gòu)超級電容器，以實(shí)現(xiàn)超級電容器的能量密度的提升。已取得的研究結(jié)果如下： 通過化學(xué)法制備了石墨烯，石墨烯的電位窗口較寬，達(dá)到-1.1-0V，并用于非對稱超級電容器的負(fù)極材料。為了提升其比電容，我們采用一種簡單的水解法制備Fe3O4/rGO復(fù)合物，由于Fe3O4和rGO的協(xié)同效應(yīng)，復(fù)合物的比電容得到了明顯提高，在循環(huán)10000次后比電容保持在98%。同時(shí)研究表明復(fù)合物中Fe3O4和rGO的質(zhì)量比例會明顯影響復(fù)合物的電化學(xué)性能。 我們通過一種快速、簡單的方法合成了高比電容的NiCo2O4納米材料，并用于非對稱超級電容器的正極材料。由于NiCo2O4獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生了非常高的比電容，在1A g-1時(shí)的比電容達(dá)到1274.3F g-1，當(dāng)電流密度增加到20A g-1時(shí)比電容為1010.9F g-1，表明具有高倍率特性。 采用石墨烯做負(fù)極材料，NiCo2O4做正極材料，組裝了Graphene//NiCo2O4非對稱結(jié)構(gòu)超級電容器。非對稱結(jié)構(gòu)超級電容器將石墨烯負(fù)極材料（功率源）較寬的電位窗口與NiCo2O4正極材料（能量源）的高比電容結(jié)合起來。結(jié)果表明，非對稱超級電容器器件的電位窗口可以達(dá)到1.6V，在0.5Ag-1的電流密度下，比電容達(dá)到69.5F g-1。在循環(huán)1000次后，，比電容依然保持在大約80%。在功率密度為400W kg-1時(shí)，能量密度可以達(dá)到24.7Wh kg-1，顯示出良好的應(yīng)用前景。
[Abstract]:Supercapacitor is one of the research hotspots in the field of new energy storage materials. It has high power density, but its low energy density has become a bottleneck restricting its application. Therefore, increasing the energy density of supercapacitor has attracted much attention. Electrode materials with wide potential window and high specific capacitance were prepared and assembled into asymmetric supercapacitors to enhance the energy density of supercapacitors.
Graphene was prepared by chemical method. Graphene has a wide potential window of -1.1-0V and is used as the anode material of asymmetric supercapacitors. In order to improve its specific capacitance, a simple hydrolysis method was used to prepare Fe3O4/rGO composite. Due to the synergistic effect of Fe3O4 and rGO, the specific capacitance of the composite was obviously improved and the composite was recycled. The specific capacitance remained at 98% after 10000 cycles. The mass ratio of Fe_3O_4 and rGO in the composites significantly affected the electrochemical properties of the composites.
NiCo2O4 nano-materials with high specific capacitance were synthesized by a rapid and simple method and used as cathode materials for asymmetric supercapacitors. Due to the unique nanostructure of NiCo2O4, very high specific capacitance was produced. The specific capacitance reached 1 274.3 Fg-1 at 1A g-1 and 1010.9 Fg-1 at 20A g-1 current density. 1, indicating high rate characteristics.
Graphene//NiCo2O4 asymmetrical supercapacitor was assembled using graphene as anode material and NiCo2O4 as cathode material. The asymmetrical supercapacitor combines the wide potential window of graphene anode material (power source) with the high specific capacitance of NiCo2O4 cathode material (energy source). At the current density of 0.5Ag-1, the specific capacitance can reach 69.5Fg-1. After 1000 cycles, the specific capacitance remains at about 80%. At the power density of 400 W kg-1, the energy density can reach 24.7Wh kg-1, showing a good application prospect.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM53

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本文編號：2238620