碳/MnO x 三維復(fù)合納米纖維的制備及其電容性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-01-17 06:55
超級(jí)電容器是一種新型環(huán)保儲(chǔ)能器件,具有能量密度高于傳統(tǒng)電容器,功率密度高于二次電池的優(yōu)點(diǎn)。在移動(dòng)通信、便攜式移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)汽車、航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,對(duì)超級(jí)電容器的研究已成為儲(chǔ)能領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。電極材料的性能是決定超級(jí)電容器性能優(yōu)劣的關(guān)鍵因素之一,選擇合適的電極材料能顯著提高超級(jí)電容器的電容性能。具有高比表面積和優(yōu)異導(dǎo)電性的碳材料具有良好的電容性能,而過渡金屬氧化物與電解液離子發(fā)生的贗電容反應(yīng)賦予了其遠(yuǎn)高于碳材料的儲(chǔ)電能力,成為了超級(jí)電容器電極材料研究的新方向。在眾多過渡金屬氧化物中,MnOx具有資源豐富、價(jià)格低廉、電化學(xué)窗口較寬、綠色環(huán)保和理論比電容高的優(yōu)點(diǎn),是一種理想的超級(jí)電容器電極材料。但導(dǎo)電性差的缺陷,限制了MnOx作為超級(jí)電容器電極材料的應(yīng)用。為了克服這一缺點(diǎn),目前已有大量將MnOx與碳材料制備成復(fù)合電極的報(bào)道,并取得了一定的進(jìn)展。然而,當(dāng)前報(bào)道的碳/MnOx電極基本都是碳與MnOx納米結(jié)構(gòu)的二維界面復(fù)合,在保證電極具有良好導(dǎo)電性的前提下MnOx負(fù)載量不能太高,且其復(fù)雜的合成工藝也不適合于實(shí)際生產(chǎn)。本論文通過簡單的將乙酸錳添加到聚丙烯腈(PAN)溶液中作為靜電紡絲...
【文章來源】:蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-2[W超級(jí)電容器基本結(jié)構(gòu)圖??―
巧電層電容器:??W雙電層理論為基礎(chǔ)制備的雙電層電容器是在電極材料與電解液界面處形??成雙電層儲(chǔ)存電荷從而實(shí)現(xiàn)能量儲(chǔ)存的。如圖1-3所示,在未充電狀態(tài)下,電解??液中的陰、陽離子隨機(jī)分布。當(dāng)外加電源對(duì)電容器進(jìn)行充電時(shí),在兩電極間形成??電場,電子通過外加充電電源由正極流向負(fù)極,正極電勢(shì)升高,負(fù)極電勢(shì)降低。??為了維持系統(tǒng)電化學(xué)平衡,電解質(zhì)溶液中的陰、陽離子分別向正、負(fù)極遷移聚集,??在電極材料/電解質(zhì)溶液界面上形成雙電層,能量til電荷的形式實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ);當(dāng)撤??銷外加電源,并接通正、負(fù)電極外電路時(shí),電子由負(fù)極經(jīng)外加負(fù)載電路向正極回??流,此時(shí)正極電勢(shì)降低,負(fù)極電勢(shì)升高,同時(shí)伴隨著聚集在正、負(fù)極陰、陽離子??的釋放,陰、陽離子重新恢復(fù)最初在電解液溶液中隨機(jī)分布的平衡狀態(tài),完成儲(chǔ)??存能量的釋放。??7??
石墨巧是由碳原子六圓環(huán)組成的單層二維碳材料,最早由Geim等通過機(jī)械??剝離制得,其具有電子導(dǎo)電性能優(yōu)異、理論表面積大、柔巧性好、機(jī)械強(qiáng)度大等??優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是理想的雙電層電極材料Pwsi。圖1-5表明了石墨巧與幾種石墨化??碳材料的關(guān)系,石墨帰可彎曲成球狀的富勒帰,卷曲成碳納米管,多層堆疊成石??墨卿。??圖1-5PS1石墨巧與幾種石墨納米材料的關(guān)系??石墨稀具有很高的理論比表面積(2630?m2/g),但石墨稀在制備過程中不可??避免的會(huì)發(fā)生團(tuán)聚堆疊,影響石墨婦在電解質(zhì)中的分散性和可浸潤性,降低了石??墨帰作為超級(jí)電容器電極材料的活性表面積。對(duì)此,人們進(jìn)行了大量的研究工作。??例如,Zhang等將表面活性劑嵌入到氧化石墨巧層片中,在一定程度上抑制了??氧化石墨帰在還原過程中的團(tuán)聚巧疊,提高了石墨稀的比電容。Yoon等己??燒為反溶劑物質(zhì)添加到氧化石墨婦乙醇溶液中
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]超級(jí)電容器的分類[J]. 楊光敏. 科技視界. 2014(24)
[2]隔膜對(duì)雙電層電容器和混合型電池-超級(jí)電容器的電化學(xué)性能的影響(英文)[J]. 孫現(xiàn)眾,張熊,黃博,馬衍偉. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(03)
[3]水熱合成部分還原氧化石墨烯-K2Mn4O8超級(jí)電容器納米復(fù)合材料(英文)[J]. 李樂,賀蘊(yùn)秋,儲(chǔ)曉菲,李一鳴,孫芳芳,黃河洲. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(08)
[4]離子液體電解液的研究進(jìn)展[J]. 王茂鳳,單忠強(qiáng). 新材料產(chǎn)業(yè). 2012(09)
[5]超級(jí)電容器電解質(zhì)研究進(jìn)展[J]. 李作鵬,趙建國,溫雅瓊,李江,邢寶巖,郭永. 化工進(jìn)展. 2012(08)
[6]超級(jí)電容器的分類與優(yōu)缺點(diǎn)分析[J]. 李海生. 通信電源技術(shù). 2011(06)
[7]靜電紡絲可紡性影響因素的研究成果[J]. 李珍,王軍. 合成纖維. 2008(09)
[8]超級(jí)電容器水系中性電解液的研究[J]. 周邵云,李新海,王志興,郭華軍. 電池工業(yè). 2008(01)
[9]炭氣凝膠為電極的超級(jí)電容器的研究[J]. 孟慶函,劉玲,宋懷河,凌立成. 功能材料. 2004(04)
[10]電化學(xué)電容器的特點(diǎn)及應(yīng)用[J]. 張治安,鄧梅根,胡永達(dá),楊邦朝. 電子元件與材料. 2003(11)
碩士論文
[1]二氧化錳超級(jí)電容器電極材料的研究[D]. 鐘玲瓏.天津大學(xué) 2010
[2]碳纖維用聚丙烯腈的制備[D]. 王小華.東華大學(xué) 2010
本文編號(hào):2982403
【文章來源】:蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:81 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-2[W超級(jí)電容器基本結(jié)構(gòu)圖??―
巧電層電容器:??W雙電層理論為基礎(chǔ)制備的雙電層電容器是在電極材料與電解液界面處形??成雙電層儲(chǔ)存電荷從而實(shí)現(xiàn)能量儲(chǔ)存的。如圖1-3所示,在未充電狀態(tài)下,電解??液中的陰、陽離子隨機(jī)分布。當(dāng)外加電源對(duì)電容器進(jìn)行充電時(shí),在兩電極間形成??電場,電子通過外加充電電源由正極流向負(fù)極,正極電勢(shì)升高,負(fù)極電勢(shì)降低。??為了維持系統(tǒng)電化學(xué)平衡,電解質(zhì)溶液中的陰、陽離子分別向正、負(fù)極遷移聚集,??在電極材料/電解質(zhì)溶液界面上形成雙電層,能量til電荷的形式實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ);當(dāng)撤??銷外加電源,并接通正、負(fù)電極外電路時(shí),電子由負(fù)極經(jīng)外加負(fù)載電路向正極回??流,此時(shí)正極電勢(shì)降低,負(fù)極電勢(shì)升高,同時(shí)伴隨著聚集在正、負(fù)極陰、陽離子??的釋放,陰、陽離子重新恢復(fù)最初在電解液溶液中隨機(jī)分布的平衡狀態(tài),完成儲(chǔ)??存能量的釋放。??7??
石墨巧是由碳原子六圓環(huán)組成的單層二維碳材料,最早由Geim等通過機(jī)械??剝離制得,其具有電子導(dǎo)電性能優(yōu)異、理論表面積大、柔巧性好、機(jī)械強(qiáng)度大等??優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是理想的雙電層電極材料Pwsi。圖1-5表明了石墨巧與幾種石墨化??碳材料的關(guān)系,石墨帰可彎曲成球狀的富勒帰,卷曲成碳納米管,多層堆疊成石??墨卿。??圖1-5PS1石墨巧與幾種石墨納米材料的關(guān)系??石墨稀具有很高的理論比表面積(2630?m2/g),但石墨稀在制備過程中不可??避免的會(huì)發(fā)生團(tuán)聚堆疊,影響石墨婦在電解質(zhì)中的分散性和可浸潤性,降低了石??墨帰作為超級(jí)電容器電極材料的活性表面積。對(duì)此,人們進(jìn)行了大量的研究工作。??例如,Zhang等將表面活性劑嵌入到氧化石墨巧層片中,在一定程度上抑制了??氧化石墨帰在還原過程中的團(tuán)聚巧疊,提高了石墨稀的比電容。Yoon等己??燒為反溶劑物質(zhì)添加到氧化石墨婦乙醇溶液中
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]超級(jí)電容器的分類[J]. 楊光敏. 科技視界. 2014(24)
[2]隔膜對(duì)雙電層電容器和混合型電池-超級(jí)電容器的電化學(xué)性能的影響(英文)[J]. 孫現(xiàn)眾,張熊,黃博,馬衍偉. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2014(03)
[3]水熱合成部分還原氧化石墨烯-K2Mn4O8超級(jí)電容器納米復(fù)合材料(英文)[J]. 李樂,賀蘊(yùn)秋,儲(chǔ)曉菲,李一鳴,孫芳芳,黃河洲. 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(08)
[4]離子液體電解液的研究進(jìn)展[J]. 王茂鳳,單忠強(qiáng). 新材料產(chǎn)業(yè). 2012(09)
[5]超級(jí)電容器電解質(zhì)研究進(jìn)展[J]. 李作鵬,趙建國,溫雅瓊,李江,邢寶巖,郭永. 化工進(jìn)展. 2012(08)
[6]超級(jí)電容器的分類與優(yōu)缺點(diǎn)分析[J]. 李海生. 通信電源技術(shù). 2011(06)
[7]靜電紡絲可紡性影響因素的研究成果[J]. 李珍,王軍. 合成纖維. 2008(09)
[8]超級(jí)電容器水系中性電解液的研究[J]. 周邵云,李新海,王志興,郭華軍. 電池工業(yè). 2008(01)
[9]炭氣凝膠為電極的超級(jí)電容器的研究[J]. 孟慶函,劉玲,宋懷河,凌立成. 功能材料. 2004(04)
[10]電化學(xué)電容器的特點(diǎn)及應(yīng)用[J]. 張治安,鄧梅根,胡永達(dá),楊邦朝. 電子元件與材料. 2003(11)
碩士論文
[1]二氧化錳超級(jí)電容器電極材料的研究[D]. 鐘玲瓏.天津大學(xué) 2010
[2]碳纖維用聚丙烯腈的制備[D]. 王小華.東華大學(xué) 2010
本文編號(hào):2982403
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