本文關(guān)鍵詞：混合電化學(xué)電容器中新型負(fù)極材料的性能研究

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【摘要】：隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、化石燃料的逐漸枯竭以及環(huán)境污染問(wèn)題的日益惡化,迫切要求人們?cè)趯ふ仪鍧�、高效和可持續(xù)發(fā)展能源的同時(shí)開(kāi)發(fā)新的能源轉(zhuǎn)化存儲(chǔ)技術(shù)。混合型電化學(xué)電容器是一種基于離子電池和雙電層電容器雙重儲(chǔ)能機(jī)制的儲(chǔ)能器件,它具有較高的能量密度和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命,有望應(yīng)用于純電動(dòng)和混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域。電極材料是影響儲(chǔ)能器件性能的關(guān)鍵因素之一。因此,開(kāi)發(fā)具有較高比容量及較優(yōu)倍率性能的新型電極材料是電化學(xué)電容器研究的重點(diǎn)。采用一種簡(jiǎn)單的水熱方法再結(jié)合氨氣氣氛高溫煅燒,制備了氮化鈮/氮摻雜石墨烯復(fù)合材料。所制備的復(fù)合材料中氮化鈮顆粒的粒徑約為10-15納米,且均勻分散在石墨烯片層上。使用氮化鈮/氮摻雜石墨烯作負(fù)極、活性炭(AC)作正極,組裝了有機(jī)系混合型鋰離子電容器。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明,功率密度為100、2000 W kg-1時(shí),該混合電容器的能量密度分別為122.7、98.4 W h kg-1;500 mA g-1的電流密度下循環(huán)1000次后,容量保持率為81.7%。該鋰離子電容器表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,在傳統(tǒng)高比能量鋰離子電池和高比功率電化學(xué)電容器間架起了橋梁,并在混合電動(dòng)車(chē)儲(chǔ)能方面有著重要的潛在應(yīng)用。混合型鈉離子電容器由于成本便宜、功率密度高及循環(huán)壽命長(zhǎng),在大規(guī)模儲(chǔ)能方面具有較大的應(yīng)用前景。然而,尋找既能快速存儲(chǔ)鈉離子又能保持良好循環(huán)性能的負(fù)極材料仍然是一項(xiàng)比較大的挑戰(zhàn)。二維過(guò)渡金屬硫族化合物納米片因其獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性能,在儲(chǔ)能方向越來(lái)越受關(guān)注。本研究中采用二硫化鉬(Mo S2)作為負(fù)極材料,與正極材料AC進(jìn)行質(zhì)量匹配,并組裝成混合型鈉離子電容器。電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示,該類混合鈉離子電容器具有較高能量密度和功率密度,分別達(dá)到110.7 W h kg-1和2500 W kg-1;較好的循環(huán)穩(wěn)定性,在2 A g-1電流密度下,經(jīng)1000次循環(huán)后,容量保持率仍可達(dá)86.1%。
【關(guān)鍵詞】：氮化鈮 氮摻雜石墨烯 鋰離子電容器 二硫化鉬 鈉離子電容器
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O646;TM53
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 引言7-9
• 第一章 文獻(xiàn)綜述9-21
• 1.1 電化學(xué)電容器的簡(jiǎn)介9-13
• 1.1.1 雙電層電容器10-11
• 1.1.2 法拉第贗電容器11-12
• 1.1.3 混合型電化學(xué)電容器12-13
• 1.2 電化學(xué)電容器用電極材料的研究進(jìn)展13-16
• 1.2.1 碳材料13-14
• 1.2.2 金屬氧化物14-15
• 1.2.3 導(dǎo)電聚合物15
• 1.2.4 過(guò)渡金屬氮化物15-16
• 1.3 不同體系的混合型電化學(xué)電容器16-20
• 1.3.1 水系混合型電化學(xué)電容器16
• 1.3.2 有機(jī)系混合型電化學(xué)電容器16-20
• 1.3.2.1 鋰離子電容器17-19
• 1.3.2.2 鈉離子電容器19-20
• 1.4 本文的選題依據(jù)和研究?jī)?nèi)容20-21
• 第二章 實(shí)驗(yàn)器材及表征方法21-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及設(shè)備21-22
• 2.2 材料表征方法22-23
• 2.2.1 掃描電子顯微鏡22
• 2.2.2 透射電子顯微鏡22
• 2.2.3X射線衍射技術(shù)22-23
• 2.2.4X射線光電子能譜23
• 2.2.5 熱重分析技術(shù)23
• 2.3 電化學(xué)表征設(shè)備及方法23-25
• 2.3.1 電化學(xué)工作站23
• 2.3.2 循環(huán)伏安法23-24
• 2.3.3 充放電測(cè)試儀24-25
• 第三章 氮化鈮/氮摻雜石墨烯用作鋰離子電容器負(fù)極材料的研究25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分25-28
• 3.2.1 樣品制備25-26
• 3.2.2 樣品表征26
• 3.2.3 電化學(xué)性能測(cè)試26-28
• 3.3 結(jié)果與討論28-39
• 3.3.1 熱重結(jié)果分析28
• 3.3.2X射線衍射圖譜分析28-29
• 3.3.3 電鏡表征及分析29-30
• 3.3.4X射線光電子能譜分析30-31
• 3.3.5 電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果分析31-36
• 3.3.6 石墨烯含量對(duì)氮化鈮/氮摻雜石墨烯電化學(xué)性能的影響36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第四章 二硫化鉬用作鈉離子電容器電極材料的研究41-51
• 4.1 引言41-42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分42-43
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)藥品42
• 4.2.2 材料表征42
• 4.2.3 電化學(xué)性能測(cè)試42-43
• 4.3 結(jié)果與討論43-48
• 4.3.1X射線衍射圖譜分析43
• 4.3.2 電鏡表征及分析43-44
• 4.3.3 電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果分析44-48
• 4.4 本章小結(jié)48-51
• 第五章 結(jié)論與展望51-53
• 5.1 結(jié)論51
• 5.2 展望51-53
• 參考文獻(xiàn)53-61
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果61-62
• 致謝62-63

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 袁美蓉;王臣;徐永進(jìn);劉偉強(qiáng);朱永法;;鋰離子電容器的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2013年S1期

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本文編號(hào)：608072