本文關(guān)鍵詞：超級電容器電極材料二氧化錳的合成優(yōu)化和性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超級電容器又被稱為電化學(xué)電容器，是一種新興的儲能裝置，被認為在航空航天、國防、軍事、便攜式通話設(shè)備、電動交通工具等方面有巨大的應(yīng)用前景。超級電容器由三個部分組成，即集電極、極化電極和電解液，其中極化電極的性能優(yōu)劣最為關(guān)鍵。用于極化電極的材料主要有三類，分別為碳素材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。目前已經(jīng)對超級電容器有了很多的研究，研究的方向主要集中在對超級電容器性能影響較為顯著的電極材料和電解質(zhì)方面。本論文主要就是從這兩方面著手進行研究的。超級電容器用電極材料的研究已經(jīng)成為當下的熱點，而其中過渡金屬氧化物或氫氧化物由于其理論比電容值比碳材料高出很多，因此受到了廣泛的關(guān)注。其中，由于二氧化錳作為電極材料時突出的優(yōu)點，成為各國研究人員爭相研究的對象。 本論文利用了十分廉價的高錳酸鉀和氯化錳作為原材料，采用容易實現(xiàn)的液相共沉淀法成功合成了超級電容器極化電極用二氧化錳（MnO2），并首次在合成過程中加入聚乙烯吡咯烷酮，研究了在合成過程中加入聚乙烯吡咯烷酮對合成材料結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能的影響。研究的主要工作是圍繞合成二氧化錳、表征二氧化錳的形貌、晶體結(jié)構(gòu)、測試二氧化錳的電化學(xué)性能等方面展開的。采用X射線衍射儀、掃描電鏡對材料的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)晶度和表面形貌進行了表征，利用循環(huán)伏安、計時電位法和電化學(xué)阻抗譜等方法，對合成材料在質(zhì)量分數(shù)為30%的KOH電解液中的電化學(xué)行為進行了全面的分析和研究。同時將合成材料置于250℃、350℃、400℃的不同溫度下進行3小時的加熱處理，對熱處理后的材料性能進行了結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)表征。同時還從電解液的角度研究了合成材料在不同電解液中的表現(xiàn)，分別在堿性（30%wt KOH）、中性（1mol/L Na2SO4）條件下，采用循環(huán)伏安法、計時電位法、電化學(xué)阻抗譜法分析研究了合成材料的電容性能，研究結(jié)果表明： 加入聚乙烯吡咯烷酮后，材料的顆粒度變小，分散度變大，，電化學(xué)性能得到明顯的提高。熱處理對材料的性能有非常大的影響，當熱處理溫度為350℃時性能達到最優(yōu)，并且熱處理后材料的表面生成了絮狀物，加大了材料的比表面積。在質(zhì)量分數(shù)為30%的KOH電解液中，在-0.5～0.3V的電壓窗口下，以0.5A/g的電流密度進行了恒電流計時分析測試，測得比電容達到437F/g。經(jīng)過1000次的循環(huán)后，比容量僅損失了20%。材料在KOH溶液中的比容量是最高的，KOH的溶液內(nèi)阻也是最小的。材料在Na2SO4電解液中，表現(xiàn)出很好的倍率特性。
【關(guān)鍵詞】：二氧化錳（MnO2） 化學(xué)液相共沉淀法 超級電容器 聚乙烯吡咯烷酮 電解液
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM53;O614.711
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-32
• 1.1 超級電容器研究意義及應(yīng)用前景12-13
• 1.2 超級電容器的特點13-14
• 1.3 超級電容器的結(jié)構(gòu)及原理14-26
• 1.3.1 電極材料15-23
• 1.3.2 電解質(zhì)23-24
• 1.3.3 超級電容器的分類24-26
• 1.4 超級電容器的應(yīng)用前景26-27
• 1.5 超級電容器用二氧化錳合成方法27-29
• 1.5.1 二氧化錳結(jié)構(gòu)27-28
• 1.5.2 二氧化錳合成方法28-29
• 1.6 本文的研究目的及主要內(nèi)容29-32
• 1.6.1 研究目的29
• 1.6.2 主要內(nèi)容29-32
• 第二章 實驗部分與測試方法32-40
• 2.1 實驗藥品與儀器32
• 2.2 實驗表征方法32-37
• 2.2.1 形貌表征32-34
• 2.2.2 結(jié)構(gòu)表征34
• 2.2.3 電化學(xué)表征34-37
• 2.3 比電容的計算方法37-38
• 2.4 電極的制作38-40
• 第三章 用液相共沉淀法制備二氧化錳40-46
• 3.1 引言40
• 3.2 實驗部分40-41
• 3.2.1 實驗用藥品與儀器40
• 3.2.2 合成樣品40-41
• 3.3 材料表征41-42
• 3.3.1 形貌結(jié)構(gòu)表征41-42
• 3.3.2 電化學(xué)表征42
• 3.4 實驗結(jié)果分析與討論42-45
• 3.4.1 XRD 表征42-43
• 3.4.2 SEM 表征43-44
• 3.4.3 電化學(xué)表征44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 二氧化錳的改性46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 實驗部分46-47
• 4.2.1 實驗所用藥品與儀器46
• 4.2.2 樣品處理46-47
• 4.3 材料表征47
• 4.3.1 形貌結(jié)構(gòu)表征47
• 4.3.2 電化學(xué)表征47
• 4.4 實驗結(jié)果分析與討論47-53
• 4.4.1 XRD 表征47-48
• 4.4.2 SEM 表征48-50
• 4.4.3 電化學(xué)表征50-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 材料在不同電解液中的電化學(xué)性能54-60
• 5.1 引言54
• 5.2 實驗部分54-55
• 5.3 材料表征55
• 5.4 實驗結(jié)果與分析55-58
• 5.4.1 循環(huán)伏安分析55-56
• 5.4.2 計時電位測試56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-60
• 第六章 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 本論文所做的工作和主要結(jié)論60
• 6.2 本論文的新穎之處60-61
• 6.3 實驗后續(xù)設(shè)想61-62
• 參考文獻62-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果70-72
• 致謝72

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：超級電容器電極材料二氧化錳的合成優(yōu)化和性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：270116