超級(jí)電容器具有功率密度高、充放電時(shí)間短、循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、無(wú)污染、免維護(hù)等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于新能源、電動(dòng)車、電子器件等領(lǐng)域。根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)理的不同,可以將超級(jí)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(jí)電容器的核心部分,它們決定了超級(jí)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(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)異的電子傳導(dǎo)性能,在超級(jí)電容器領(lǐng)域有著十分廣闊的應(yīng)用前景。石墨烯的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)等會(huì)影響其電化學(xué)性能,為提高石墨烯基超級(jí)電容器的比電容,可通過(guò)雜原子摻雜的方法改變其化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而提高其電容性能。而對(duì)于電解質(zhì),多集中在提高其導(dǎo)電率、降低粘度、加寬電化學(xué)窗口等方面的研究,以離子液體作為超級(jí)電容器的電解質(zhì)能夠提高其能量密度。本文通過(guò)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(jié)構(gòu)組成、比表面積等方面進(jìn)行分析,研究了這些材料的電化學(xué)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(duì)其進(jìn)行了表征。在水熱過(guò)程中,氧化石墨烯在被還原的同時(shí)進(jìn)行了雜... 

【文章來(lái)源】：河南師范大學(xué)河南省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)組成

圖 1-2（a）雙電層電容器儲(chǔ)能機(jī)理[12]；(b)法拉第電容器儲(chǔ)能機(jī)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(lái)的。法拉第電容器的儲(chǔ)能機(jī)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(xué)吸附脫附或可逆

對(duì)超級(jí)電容器的儲(chǔ)能影響尤其顯著（圖1-3）。在選擇電解液時(shí)應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面考慮[49]：1、導(dǎo)電性良好，盡可能減少超級(jí)電容器的內(nèi)阻；2、電解質(zhì)的電化學(xué)穩(wěn)定性好，根據(jù)能量密度計(jì)算公式 E = 1/2CV2可知，增加電化學(xué)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(jí)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(jī)系電解液和離子液體電解液。圖 1-3 電解液對(duì)超級(jí)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(dǎo)率高、電解質(zhì)分子較小、容易充分與材料浸漬等優(yōu)點(diǎn)，因此是最早也是最廣泛應(yīng)用于超級(jí)電容器中的電解液，但是其電化學(xué)窗口較窄，因而限制了水系電解液的進(jìn)一步應(yīng)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(jí)電容器電極材料時(shí)，常使用高濃度的 KOH 電解液。此外，LiOH 也可以用作超級(jí)電容器的電解液。由于集流體為金屬材質(zhì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Graphene: a promising 2D material for electrochemical energy storage[J]. Yanfeng Dong,Zhong-Shuai Wu,Wencai Ren,Hui-Ming Cheng,Xinhe Bao.  Science Bulletin. 2017(10)
[2]超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展[J]. 賈志軍,王俊,王毅.  儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù). 2014(04)
[3]超級(jí)電容器電解質(zhì)研究進(jìn)展[J]. 李作鵬,趙建國(guó),溫雅瓊,李江,邢寶巖,郭永.  化工進(jìn)展. 2012(08)
[4]網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚苯胺-二氧化錳納米復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能[J]. 姜遵群,程起林,張玲,嚴(yán)燕芳,李春忠.  功能高分子學(xué)報(bào). 2011(02)
[5]基于石墨烯的材料化學(xué)進(jìn)展[J]. 徐超,陳勝,汪信.  應(yīng)用化學(xué). 2011(01)
[6]超級(jí)電容器的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 胡毅,陳軒恕,杜硯,尹婷.  電力設(shè)備. 2008(01)
[7]活性炭-錳氧化物電化學(xué)混合電容器的研究[J]. 程杰,曹高萍,楊裕生.  電池. 2006(04)
[8]炭氣凝膠的制備、性能及應(yīng)用[J]. 李文翠,陸安慧,郭樹才.  炭素技術(shù). 2001(02)
[9]紐扣型液體雙電層電容器的研制[J]. 顧溫國(guó),李勁,夏云發(fā),曹婉真.  電子元件與材料. 2000(03)

博士論文
[1]石墨烯基納米材料的制備及其在離子液體中的應(yīng)用[D]. 劉丹.湖南大學(xué) 2016
[2]超級(jí)電容器中孔炭電極材料的制備及性能研究[D]. 趙家昌.中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所） 2006



本文編號(hào)：2925730