本文關(guān)鍵詞：新型氧化還原活性電解液在超級(jí)電容器中的應(yīng)用

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【摘要】：超級(jí)電容器是介于傳統(tǒng)電容器和可充電電池之間的一種對(duì)環(huán)境友好,并且性能優(yōu)異的新型能量?jī)?chǔ)存轉(zhuǎn)化裝置,這種新型能量?jī)?chǔ)存轉(zhuǎn)化裝置不僅具備傳統(tǒng)電容器快速充放電一般優(yōu)勢(shì),而且還增加了可充電電化學(xué)電池的能量?jī)?chǔ)存轉(zhuǎn)化性能。與傳統(tǒng)的電容器相比較后發(fā)現(xiàn),超級(jí)電容器擁有較高的功率能量密度、較理想的循環(huán)壽命、工作溫度范圍比較寬、用量大無污染等傳統(tǒng)鉛蓄電池沒有的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)超級(jí)電容器主要由正極材料、負(fù)極材料以及電解液組成。總結(jié)歸納大量的超級(jí)電容器電化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn),要使超級(jí)電容器擁有良好的電化學(xué)的性能,不僅要改良正負(fù)極電極材料的種類,正負(fù)極電極材料的組成,以及正負(fù)極電極材料的微觀結(jié)構(gòu)(如合適的孔隙率、孔徑大小的分布、較大的比表面等),而且要優(yōu)化超級(jí)電容器組裝工藝,當(dāng)然也要選擇電極材料所處的合適的電解液體系。此前針對(duì)超級(jí)電容器電化學(xué)性能的提升,大量的研究工作通常都致力新型的電極材料的研究與開發(fā),或者探索其超級(jí)電容器正負(fù)極電極材料的微觀結(jié)構(gòu)與超級(jí)電容電化學(xué)性能之間的對(duì)應(yīng)聯(lián)系,但對(duì)于電解液與超級(jí)電容電化學(xué)性能之間的對(duì)應(yīng)聯(lián)系的研究則很少有文章進(jìn)行報(bào)道。本文就是重點(diǎn)針對(duì)金屬氧化物作為電極材料的超級(jí)電容器與活性炭作為電極材料的超級(jí)電容器所適用的電解液體系進(jìn)行了科學(xué)的研究與開發(fā),并且制備了幾種新型的氧化還原電解液體系,主要有適用于負(fù)極材料釩酸鐵的活性電解液KOH+Na2S體系,適用于大多數(shù)金屬氧化物正極材料的KOH+Na2S2O8體系,以及適用于活性炭電極的KOH+Cu(NH3)4SO4體系等。這些電解液體系都對(duì)對(duì)應(yīng)電極材料的電化學(xué)性能產(chǎn)生了很好的促進(jìn)作用,例如金屬氧化物氧化鎳電極參用KOH+Na2S2O8活性電解液體系后,在0.5 A g-1的電流密度下達(dá)到了6317.5 F g-1.其比電容在原有的基礎(chǔ)上增加了三倍,并且由于氧化還原活性物質(zhì)的引入,會(huì)發(fā)生充電時(shí)間小于放電時(shí)間的效應(yīng),這對(duì)于超級(jí)電容器來說是一個(gè)非常好的現(xiàn)象,更難能可貴的是這種新型的電解液體系適用于大多數(shù)的正極材料,包括大多數(shù)的金屬磷化物正極材料,大多數(shù)的金屬硫化物正極材料,金屬氧化物正極材料,還包括一般的金屬釩酸鹽正極材料等。引入活性電解液后超級(jí)電容器的充放電機(jī)理與其在傳統(tǒng)的KOH電解液中的機(jī)理是不一樣的,我們發(fā)現(xiàn)KOH電解液中添加氧化還原活性物質(zhì)后,電極材料與電解液接觸的表面在充放電過程中會(huì)發(fā)生額外的所添加活性物質(zhì)的電子得失過程,這些反應(yīng)產(chǎn)生的電子會(huì)大大促進(jìn)電極材料本身電子的得失,從而達(dá)到提升超級(jí)電容器電化學(xué)性能的效果。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí),為電極材料選擇合適的氧化還原活性電解液體系對(duì)超級(jí)電容器的電化學(xué)性能的改善優(yōu)化至關(guān)重要。
【關(guān)鍵詞】：超級(jí)電容器 氧化還原活性電解液 氧化還原活性物質(zhì) 電極材料 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM53;O646
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 引言9-10
• 1.2 超級(jí)電容器電解液的概述10-12
• 1.2.1 水溶液電解液研究現(xiàn)狀綜述11
• 1.2.2 有機(jī)電解液研究現(xiàn)狀綜述11
• 1.2.3 離子液體電解液研究現(xiàn)狀綜述11-12
• 1.3 氧化還原活性電解液的研究進(jìn)展12-15
• 1.3.1 氧化還原活性電解液的分類12-15
• 1.3.2 氧化還原活性電解液的主要研究進(jìn)展15
• 1.4 課題的研究思路的提出及研究?jī)?nèi)容15-17
• 第2章 適用于負(fù)極材料釩酸鐵的全新活性電解液KOH+Na_2S17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 實(shí)驗(yàn)條件17-18
• 2.2.1 主要的化學(xué)試劑17
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備17-18
• 2.3 實(shí)驗(yàn)過程18-20
• 2.3.1 釩酸鐵的制備18
• 2.3.2 活性電解液KOH+Na_2S的制備18
• 2.3.3 釩酸鐵的結(jié)構(gòu)表征18-19
• 2.3.4 電化學(xué)測(cè)試19-20
• 2.4 結(jié)果與討論20-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第3章 適用于大部分金屬氧化物電極材料的高效活性電解液KOH+Na_2S_2O_826-34
• 3.1 引言26
• 3.2 實(shí)驗(yàn)條件26-27
• 3.2.1 主要的化學(xué)試劑26
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備26-27
• 3.3 實(shí)驗(yàn)過程27
• 3.3.1 電極材料的選擇27
• 3.3.2 活性電解液KOH+Na_2S_2O_8的制備27
• 3.4 電化學(xué)測(cè)試以及分析27-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 石墨烯釩酸鎳復(fù)合物的制備及其在全新活性電解液KOH+K_2S_2O_8中的電化學(xué)性能研究34-43
• 4.1 引言34
• 4.2 實(shí)驗(yàn)條件34
• 4.2.1 主要的化學(xué)試劑34
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備34
• 4.3 實(shí)驗(yàn)過程34-37
• 4.3.1 電極材料的制備34-36
• 4.3.2 電極材料的結(jié)構(gòu)表征36-37
• 4.3.3 活性電解液KOH+K_2S_2O_8的制備37
• 4.4 電化學(xué)測(cè)試以及分析37-42
• 4.5 本章小結(jié)42-43
• 第5章 對(duì)活性炭基超級(jí)電容器的電化學(xué)性能有促進(jìn)作用的全新氧化還原電解液Cu(NH_3)_4SO_4+KOH43-49
• 5.1 引言43
• 5.2 實(shí)驗(yàn)條件43
• 5.2.1 主要的化學(xué)試劑43
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備43
• 5.3 實(shí)驗(yàn)過程43-44
• 5.3.1 電極材料的選擇43-44
• 5.3.2 活性電解液Cu(NH_3)_4SO_4+KOH的制備44
• 5.4 電化學(xué)測(cè)試以及分析44-48
• 5.5 本章小結(jié)48-49
• 論文結(jié)論與展望49-51
• 參考文獻(xiàn)51-56
• 致謝56-57
• 附錄A 本人在攻讀碩士期間發(fā)表的論文57

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