本文選題：超級(jí)電容器 + 電極材料��； 參考：《西南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：超級(jí)電容器是能量存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換設(shè)備中非常重要的一個(gè)組成部分,相對(duì)于傳統(tǒng)電容器而言,超級(jí)電容器具有更高的能量密度；同時(shí)與電池、燃料電池相比,超級(jí)電容器具有更大的功率密度；因此超級(jí)電容器在傳統(tǒng)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中起到了很好的橋梁作用。影響超級(jí)電容器性能的因素有多種,例如：電解液、電極材料、集流體、超級(jí)電容器的工藝構(gòu)造等,其中最為關(guān)鍵的則是電極材料,因此開(kāi)發(fā)新型、具有優(yōu)良電容特性的電極材料是目前科研工作者關(guān)注的熱點(diǎn)與方向。其中Co(OH)2材料由于具有很好的電容性能而研究較多,同時(shí)一些金屬硫化物如CoS、NiS等新型材料亦受到廣泛關(guān)注�；谝陨纤悸�,本論文在大量查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)超級(jí)電容器的基礎(chǔ)信息進(jìn)行了概述。利用新方法、新思路成功制備了性能優(yōu)良的超級(jí)電容器電極材料,通過(guò)對(duì)其電容性能進(jìn)行了表征、測(cè)試與分析,研究發(fā)現(xiàn)：超級(jí)電容器電極材料的比表面積大小對(duì)其電容性能有著重要的影響,而形貌是決定材料比表面積的重要因素,因此制備特殊形貌、具有豐富孔結(jié)構(gòu)、高比表面積的電極材料是提高其電容性能的關(guān)鍵所在；同時(shí),由于單一的電極材料往往具有不可避免的自身缺陷,材料間的納米復(fù)合與修飾由于其協(xié)同效應(yīng)而有效的改進(jìn)材料的物理和化學(xué)性能,如：提高材料的導(dǎo)電性、增大材料的比表面積、改善材料的表面性能等,從而形成電容性能更好的復(fù)合材料。因此對(duì)超級(jí)電容器電極材料進(jìn)行納米修飾與復(fù)合也是對(duì)電極材料改性的重要方法。在此基礎(chǔ)上本論文主要對(duì)以下幾個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了描述：(1)對(duì)超級(jí)電容器的背景知識(shí)及應(yīng)用、工作原理及分類、電極材料的研究現(xiàn)狀及不足等進(jìn)行了綜述,進(jìn)而提出了論文研究的思路和意義。(2)對(duì)本論文涉及的超級(jí)電容器電極材料的納米合成方法、表征手段及電化學(xué)測(cè)試方法進(jìn)行了概述,同時(shí)對(duì)本論文的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。(3)利用Cu20原位刻蝕法制備和調(diào)控不同形貌空殼Co(OH)2材料,所制備材料分別為立方體形空殼Co(OH)2、正八面體形空殼Co(OH)2和花狀空殼Co(OH)2。通過(guò)對(duì)不同形貌空殼Co(OH)2進(jìn)行電容性能測(cè)試發(fā)現(xiàn)：花狀空殼結(jié)構(gòu)的Co(OH)2在2 mV/s的掃描速率下,比容量值最高達(dá)到1350.5 F/g,而立方體形、正八面體形空殼結(jié)構(gòu)的Co(OH)2的比容量則分別為1180.5 F/g、986.4 F/g;這一電化學(xué)結(jié)果與三種材料的BET數(shù)據(jù)一致,即：花狀、立方體形以及正八面體形空殼Co(OH)2的比表面積分別為44.8 m2/g、20.1 m2/g、24.7 m2/g,通過(guò)對(duì)三種形貌材料的理論比表面積進(jìn)行計(jì)算,發(fā)現(xiàn)花狀形貌的材料具有最大的理論比表面積而正八面體形的則最小。由此可見(jiàn)：材料的比表面積對(duì)于其電容有著重要的作用,同時(shí)材料的形貌又在一定程度上決定了比表面積的大小,因此制備具有高比表面積、特殊形貌的電極材料是取得優(yōu)良電容性能的關(guān)鍵。(4)利用水熱法成功制備并首次研究了Bi2S3納米棒的超級(jí)電容性能,然而B(niǎo)i2S3本身的電容性能并不好,因此利用Co(OH)2進(jìn)行納米修飾Bi2S3納米棒制備了其復(fù)合材料,并研究了其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用。對(duì)材料進(jìn)行了全面的電化學(xué)測(cè)試與表征；研究發(fā)現(xiàn),在1 mA/cm2的電流密度下,單獨(dú)Bi2S3納米棒的比容量為18 mF/cm2;通過(guò)電沉積Co(OH)2對(duì)其進(jìn)行納米修飾后,復(fù)合物材料的比容量增加到了66.7 mF/cm2;且循環(huán)1000圈后的容量保持率也從85%提高到94%。復(fù)合物電容性能的提高主要是因?yàn)殡姵练eCo(OH)2之后,復(fù)合物表面形成了網(wǎng)格狀孔結(jié)構(gòu),從而大大提高了材料對(duì)電解液的接觸與吸附能力,進(jìn)而提高了材料的比容量,同時(shí)在循環(huán)過(guò)程中,Co(OH)2減小了Bi2S3材料的坍塌與溶解,從而有效的增強(qiáng)了材料的循環(huán)穩(wěn)定性能。(5)對(duì)整篇論文進(jìn)行了總結(jié)與歸納,并對(duì)超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)行了展望。
[Abstract]:Supercapacitors are a very important part of energy storage and conversion equipment , and the super capacitors have higher energy density compared with traditional capacitors .
meanwhile , compared with the battery and the fuel cell , the super capacitor has a larger power density ;
This paper introduces the basic information of super capacitor , which is based on a large number of references . It has been found that the specific surface area of super capacitor electrode material has an important influence on its capacitance performance , and the shape is the important factor to determine the specific surface area of super capacitor .
It is found that the specific surface area of super capacitor electrode is 44.8 m2 / g , 20.1 m2 / g and 24.7m2 / g respectively . ( 4 ) By using hydrothermal method to prepare and first study the super - capacitor performance of Bi _ 2S3 nanorods , the performance of the capacitor is not good enough , therefore , the composite material is prepared by using Co ( OH ) 2 to prepare the composite material , and its application in super - capacitor is studied . The material is subjected to comprehensive electrochemical test and characterization ;
It was found that the specific capacity of the composite material was 18 mF / cm 2 at a current density of 1 mA / cm2 , the specific capacity of the composite material increased to 66.7 mF / cm2 by electrodeposition of Co ( OH ) 2 , and the capacity retention rate after 1000 cycles of cycle increased from 85 % to 94 % .

【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ138.12;TB33

【參考文獻(xiàn)】

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1 徐承坤,楊中東;電沉積法制備納米晶材料[J];材料導(dǎo)報(bào);1997年04期

2 夏熙;二氧化錳及相關(guān)錳氧化物的晶體結(jié)構(gòu)、制備及放電性能(2)[J];電池;2005年01期

3 南俊民,楊勇,林祖賡;電化學(xué)電容器及其研究進(jìn)展[J];電源技術(shù);1996年04期

4 唐波,葛介超,王春先,張國(guó)英,吳長(zhǎng)舉,舒春英;金屬氧化物納米材料的制備新進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2002年10期

5 薛冬峰;呂派;李克艷;;超級(jí)電容器電極材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];河南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年05期

6 Thang Ngoc Cong;;Progress in electrical energy storage system:A critical review[J];Progress in Natural Science;2009年03期

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本文編號(hào)：1810129