超級電容器具有功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬、無污染、免維護等優(yōu)勢被廣泛應用于新能源、電動車、電子器件等領域。根據(jù)儲能機理的不同,可以將超級電容器分為雙電層電容器和法拉第電容器。電極材料和電解液是超級電容器的核心部分,它們決定了超級電容器性能的優(yōu)劣。石墨烯具有較高的比表面積、良好的化學穩(wěn)定性以及優(yōu)異的電子傳導性能,在超級電容器領域有著十分廣闊的應用前景。石墨烯的表面形貌、微觀結構、孔結構等會影響其電化學性能,為提高石墨烯基超級電容器的比電容,可通過雜原子摻雜的方法改變其化學性質(zhì),進而提高其電容性能。而對于電解質(zhì),多集中在提高其導電率、降低粘度、加寬電化學窗口等方面的研究,以離子液體作為超級電容器的電解質(zhì)能夠提高其能量密度。本文通過不同的摻雜劑合成了不同的雜原子摻雜石墨烯,從表面形貌、結構組成、比表面積等方面進行分析,研究了這些材料的電化學性質(zhì)。主要內(nèi)容如下:1、以氧化石墨烯（GO）為前驅(qū)體,水合肼和硫粉分別作為氮源和硫源,一步水熱法合成了氮硫共摻雜石墨烯凝膠（NS-GA）,利用XRD、XPS、拉曼等手段對其進行了表征。在水熱過程中,氧化石墨烯在被還原的同時進行了雜... 

【文章來源】：河南師范大學河南省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

超級電容器的結構組成

圖 1-2（a）雙電層電容器儲能機理[12]；(b)法拉第電容器儲能機理[13]。（2） 法拉第電容器法拉第電容器是在雙電層電容器后發(fā)展起來的。法拉第電容器的儲能機理如圖所示1-2（b）所示：電極活性物質(zhì)與電解液在其接觸的界面發(fā)生可逆的化學吸附脫附或可逆

對超級電容器的儲能影響尤其顯著（圖1-3）。在選擇電解液時應當從以下幾個方面考慮[49]：1、導電性良好，盡可能減少超級電容器的內(nèi)阻；2、電解質(zhì)的電化學穩(wěn)定性好，根據(jù)能量密度計算公式 E = 1/2CV2可知，增加電化學窗口能夠提高電容器的能量密度；3、電解液的工作溫度范圍寬，以滿足超級電容器在不同情況下的工作環(huán)境；4、電解質(zhì)環(huán)境友好。目前人們研究最多的電解液主要有水系電解液、有機系電解液和離子液體電解液。圖 1-3 電解液對超級電容器性能的影響1.4.1 水系電解液水溶液體系電解液具有電導率高、電解質(zhì)分子較小、容易充分與材料浸漬等優(yōu)點，因此是最早也是最廣泛應用于超級電容器中的電解液，但是其電化學窗口較窄，因而限制了水系電解液的進一步應用。水系電解液主要包含酸性電解液、中性電解液和堿性電解液。在酸性電解液中，最常用的是硫酸水溶液，但是由于硫酸具有腐蝕性，故集流體不能使用金屬材料。堿性電解液中最常使用的是 KOH 水溶液，一般情況下，碳材料為超級電容器電極材料時，常使用高濃度的 KOH 電解液。此外，LiOH 也可以用作超級電容器的電解液。由于集流體為金屬材質(zhì)

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：2925730