隨著便攜式電子設(shè)備和新能源電動汽車的快速發(fā)展,對儲能器件提出了更高的要求。在現(xiàn)有的儲能器件中,具有高能量密度的鋰離子電池和高功率密度的超級電容器是兩種重要的存儲設(shè)備。但鋰離子電池功率密度低、循環(huán)壽命短,超級電容器能量密度低,這些問題限制了這兩種器件的進(jìn)一步應(yīng)用。鋰離子電容器是一種結(jié)合鋰離子電池和超級電容器的優(yōu)點(diǎn)而開發(fā)的新型儲能器件,兼具高能量密度和高功率密度的優(yōu)勢,在結(jié)構(gòu)上采用電池型的負(fù)極材料和電容器型的正極材料。但是鋰離子電容器負(fù)極上進(jìn)行的鋰離子（Li+）嵌入/脫出速率明顯低于正極上進(jìn)行的六氟磷酸根（PF6-）物理性電荷吸附/脫附速率,正負(fù)極上動力學(xué)速率不匹配限制了鋰離子電容器能量密度和功率密度的進(jìn)一步提升。本論文制備一種新型的三維氮摻雜多孔網(wǎng)狀碳納米片電極材料,并基于這種電極材料組裝了雙碳對稱結(jié)構(gòu)的鋰離子電容器。得益于優(yōu)異的電極材料和合理的器件結(jié)構(gòu)設(shè)計,所組裝的雙碳對稱結(jié)構(gòu)的鋰離子電容器展現(xiàn)了優(yōu)異的電性能。多孔碳材料由于其良好的導(dǎo)電性、較大的比表面積以及環(huán)境友好的特點(diǎn),是良好的電極材料。并且通過對碳材料進(jìn)行雜原子摻雜改性,可以在碳原子骨架中引入活性位點(diǎn)和缺陷來增加碳電極材料的電性能... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２贗電容電容器的工作原理示意圖１Ｗ｜??

?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｅＪｅｃｔｒｏｉｖｔｅ??。疆．ｙ?ＩｔＺＺ?．＊?？??圖１．２贗電容電容器的工作原理示意圖１Ｗ｜??贗電容電容器又稱法拉第超級電容器，其電荷存儲主要是通過電極表面或體相中快??速可逆的法拉第氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)的。常見的這類電極材料主要包括具有導(dǎo)電活性的??過渡金屬氧化物（Ｍｎ０２，ＲＵ〇２，Ｎｂ２０５）和導(dǎo)電聚合物（如聚吡咯ＰＰｙ）等。圖１．２給出??了?３種不同的贗電容的法拉第反應(yīng)機(jī)理：圖１．２ａ描述的是欠電位沉積；圖１．２ｂ描述的??是氧化還原反應(yīng)贗電容；圖１．２ｃ描述的是嵌入型的贗電容［２９］。由于贗電容電容器的電??化學(xué)反應(yīng)不僅可以在電極表面進(jìn)行，同時還可以在電極內(nèi)部發(fā)生，因此相比于雙電層電??容器具有更高的比容量和能量密度［３Ｇ］。??ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ－１１??ＧＥＮＥＲＡＴＩＯＮ！?／??ＥＤＬＣ?ＬＩＣ?．繼、？?１１１??ｃｙ?產(chǎn)＝嚇：：８邏｜??聰？？？：■?ｆ?ＲＥ?ｔ?＼?ｒ??＼?＾■三：Ｌｉ?ｉｏｎ?ａｎｉｏｎ??廣？丨??ＡＣ?１?ＡＣ?、ＮＨＣ?：??Ｃａｔ丨０ｎ?ａｍ〇ｎ?（Ｎａｎｏ?Ｈｙｂｒｉｄ?ｄＭｒＷ?＾?＾??Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）?ｃＫｉ，?＊?＃?＾?＾?ｏ??Ｌｉ４Ｔｉ５０１２／ＣＮＦ?ＡＣ??ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ??圖１．３混合型超級電容器的工作原理示意圖１３１１??３??

?１０°?１０ｌ?１０２?１０Ｊ?１０、?ｉｏ５?ｉｏｆｃ??Ｐｏｗｅｒ?ｄｅｎｓｉｔｙ?（Ｗ?ｋｇ?）??圖１．４鋰離子電池、超級電容器、燃料電池和鋰離子電容器等器件的Ｒａｇｏｎｅ圖對比１４１??纖??Ｃｏｔ?Ｉｏｎ４?ＡＭＷ??圖１．５鋰離子電容器的器件結(jié)構(gòu)和工作原理示意圖［３５１??１．３．２鋰離子電容器滿足的基本方程??對于一個對稱的超級電容器（ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ），兩個電極材料組成和質(zhì)??量相等，并且滿足串聯(lián)電容器的公式，因此，可以得到：??Ｖｄｅｖｉｃｅ?—?２?Ｖｓｉｎｇｉｅ?ｅｉｅｃｔｒ〇ｄｅ


本文編號：3282294