超級(jí)電容器作為一種介于電池和傳統(tǒng)電容器之間的新型儲(chǔ)能器件,具有較快的充放電速率、較高的功率密度、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命、較寬的工作溫度范圍、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。電極材料是決定其性能的關(guān)鍵因素,由于贗電容電極材料具有比雙電層電容更高的能量密度,成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)之一。Ni(OH)2具有較高的理論比電容和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也存在導(dǎo)電性較差,粒子易團(tuán)聚等困擾,因此通常與碳材料制備成復(fù)合材料,以改善其電化學(xué)性能。導(dǎo)電炭黑Vulcan XC-72(XC-72)中孔率高、導(dǎo)電性較好,是一種Ni(OH)2納米顆粒的優(yōu)良載體。本課題組首次采用XC-72合成的Ni(OH)2/XC-72復(fù)合物具有較高的比電容,但其循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能尚需進(jìn)行進(jìn)一步提高。本論文將通過(guò)簡(jiǎn)單、有效的方法提高Ni(OH)2/XC-72復(fù)合物的電容性能。首先從載體入手,一方面采用混酸(濃硝酸和濃硫酸)對(duì)XC-72進(jìn)行改性得到表面具有含氧基團(tuán)的碳材料functionalized-XC-72(f-XC-72),將Ni(OH)2粒子錨定在碳材料上,抑制充放電循環(huán)過(guò)程中Ni(OH)2粒徑的長(zhǎng)大,改善其循環(huán)穩(wěn)定性。另一方面,對(duì)XC-72進(jìn)行高溫?zé)?..

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 超級(jí)電容器簡(jiǎn)介
        1.2.1 雙電層電容器
        1.2.2 膺電容電容器
        1.2.3 超級(jí)電容器的特點(diǎn)
        1.2.4 超級(jí)電容器的應(yīng)用
    1.3 超級(jí)電容器研究現(xiàn)狀
        1.3.1 電極材料
            1.3.1.1 水熱法
            1.3.1.2 微波輔助加熱法
            1.3.1.3 電沉積法
            1.3.1.4 模板法
            1.3.1.5 電泳沉積法
            1.3.1.6 化學(xué)沉淀法
            1.3.1.7 CVD(氣相沉積)法
            1.3.1.8 其他方法
        1.3.2 隔膜
        1.3.3 電解液
        1.3.4 集流體
    1.4 超級(jí)電容器的組裝
    1.5 選題的目的及意義
第2章 材料的表征及測(cè)試
    2.1 物理表征
        2.1.1 X-射線衍射(XRD)
        2.1.2 傅里葉紅外光譜(FT-IR)
        2.1.3 熱重分析(TGA)
        2.1.4 X射線光電子能譜(XPS)
        2.1.5 比表面積測(cè)試(BET)
        2.1.6 掃描電鏡(SEM)
        2.1.7 透射電鏡(TEM)
    2.2 電化學(xué)性能測(cè)試
        2.2.1 循環(huán)伏安測(cè)試
        2.2.2 恒流充放電測(cè)試
        2.2.3 交流阻抗測(cè)試
第3章 XC-72的改性及其復(fù)合物的制備
    3.1 實(shí)驗(yàn)部分
        3.1.1 試劑及儀器
        3.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟
            3.1.2.1 混酸功能化改性XC-72
            3.1.2.2 Ni(OH)₂/f-XC-72復(fù)合物的合成
            3.1.2.3 電極片的制備
            3.1.2.4 材料的表征及電化學(xué)測(cè)試
    3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.2.1 酸洗溫度對(duì)復(fù)合物性能的影響
        3.2.2 酸洗時(shí)間對(duì)復(fù)合物性能的影響
        3.2.3 Ni(OH)₂/f-XC-72的FT-IR光譜及熱重分析(TGA)
        3.2.4 Ni(OH)₂/f-XC-72的X射線衍射圖譜(XRD)及比表面積測(cè)試(BET)
        3.2.5 Ni(OH)₂/f-XC-72的光電子能譜(XPS)
        3.2.6 Ni(OH)₂/f-XC-72的形貌表征
        3.2.7 Ni(OH)₂/f-XC-72和Ni(OH)₂/XC-72電化學(xué)性能測(cè)試
    3.3 Ni(OH)₂/T-XC-72復(fù)合物的表征及電化學(xué)性能測(cè)試
        3.3.1 高溫?zé)崽幚頊囟葘?duì)復(fù)合物性能的影響
        3.3.2 高溫?zé)崽幚頃r(shí)間對(duì)復(fù)合物性能的影響
        3.3.3 XC-72高溫?zé)崽幚砬昂髲?fù)合物電化學(xué)性能對(duì)比
        3.3.4 Ni(OH)₂/T-XC-72的X射線衍射圖譜(XRD)和紅外光譜
        3.3.5 Ni(0H₎2/r-XG-72的形貌表征(SEM 和 TEM)
    3.4 單體電容器的組裝及電化學(xué)性能測(cè)試
        3.4.1 活性炭單電極測(cè)試
        3.4.2 不同正負(fù)極比例的考察
        3.4.3 不同隔膜種類(lèi)的考察
        3.4.4 AC//Ni(OH)₂/T-XC-72和AC/Ni(OH)₂/f-XC-72性能對(duì)比
        3.4.5 循環(huán)穩(wěn)定性考察
    本章小結(jié)
第4章 Ni-Co-DH/XC-72復(fù)合物的制備及表征
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 Ni-Co-DH/XC-72復(fù)合物的制備
        4.2.2 電極片的制備
        4.2.3 材料的表征及性能測(cè)試
    4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.3.1 Ni-Co-DH/XC-72電化學(xué)窗口的考察
        4.3.2 沉降pH值對(duì)復(fù)合物性能的影響
        4.3.3 沉降時(shí)間對(duì)復(fù)合物性能的影響
        4.3.4 Ni與Co的比例對(duì)復(fù)合物性能的影響對(duì)復(fù)合物性能的影響
        4.3.5 加熱時(shí)間對(duì)復(fù)合物性能的影響
        4.3.6 加熱功率對(duì)復(fù)合物性能的影響
    4.4 Ni₂-Co-DH/XC-72復(fù)合物的表征
        4.4.1 Ni₂-Co-DH/XC-72的X射線衍射圖譜(XRD)和紅外光譜(FT-IR)
        4.4.2 Ni₂-Co-DH/XC-72的光電子能譜(XPS)
        4.4.3 Ni₂-Co-DH/XC-72的形貌表征
    4.5 Ni₂-Co-DH/XC-72復(fù)合物的電化學(xué)性能測(cè)試
    4.6 單體電容器的組裝及電化學(xué)性能測(cè)試
    本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間發(fā)表的論文及科研成果



本文編號(hào)：3886890