發(fā)布時間：2017-08-02 07:06

  本文關鍵詞：混合電化學電容器中新型負極材料的性能研究

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【摘要】：隨著全球經濟的快速發(fā)展、化石燃料的逐漸枯竭以及環(huán)境污染問題的日益惡化,迫切要求人們在尋找清潔、高效和可持續(xù)發(fā)展能源的同時開發(fā)新的能源轉化存儲技術�；旌闲碗娀瘜W電容器是一種基于離子電池和雙電層電容器雙重儲能機制的儲能器件,它具有較高的能量密度和較長的循環(huán)壽命,有望應用于純電動和混合動力汽車領域。電極材料是影響儲能器件性能的關鍵因素之一。因此,開發(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電容器研究的重點。采用一種簡單的水熱方法再結合氨氣氣氛高溫煅燒,制備了氮化鈮/氮摻雜石墨烯復合材料。所制備的復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/氮摻雜石墨烯作負極、活性炭(AC)作正極,組裝了有機系混合型鋰離子電容器。電化學測試結果表明,功率密度為100、2000 W kg-1時,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出優(yōu)異的電化學性能,在傳統(tǒng)高比能量鋰離子電池和高比功率電化學電容器間架起了橋梁,并在混合電動車儲能方面有著重要的潛在應用�；旌闲外c離子電容器由于成本便宜、功率密度高及循環(huán)壽命長,在大規(guī)模儲能方面具有較大的應用前景。然而,尋找既能快速存儲鈉離子又能保持良好循環(huán)性能的負極材料仍然是一項比較大的挑戰(zhàn)。二維過渡金屬硫族化合物納米片因其獨特的納米結構和導電性能,在儲能方向越來越受關注。本研究中采用二硫化鉬(Mo S2)作為負極材料,與正極材料AC進行質量匹配,并組裝成混合型鈉離子電容器。電化學性能測試結果顯示,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1000次循環(huán)后,容量保持率仍可達86.1%。
【關鍵詞】：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
【學位授予單位】：青島大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O646;TM53
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 引言7-9
• 第一章 文獻綜述9-21
• 1.1 電化學電容器的簡介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 混合型電化學電容器12-13
• 1.2 電化學電容器用電極材料的研究進展13-16
• 1.2.1 碳材料13-14
• 1.2.2 金屬氧化物14-15
• 1.2.3 導電聚合物15
• 1.2.4 過渡金屬氮化物15-16
• 1.3 不同體系的混合型電化學電容器16-20
• 1.3.1 水系混合型電化學電容器16
• 1.3.2 有機系混合型電化學電容器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 本文的選題依據和研究內容20-21
• 第二章 實驗器材及表征方法21-25
• 2.1 實驗藥品及設備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22-23
• 2.2.4X射線光電子能譜23
• 2.2.5 熱重分析技術23
• 2.3 電化學表征設備及方法23-25
• 2.3.1 電化學工作站23
• 2.3.2 循環(huán)伏安法23-24
• 2.3.3 充放電測試儀24-25
• 第三章 氮化鈮/氮摻雜石墨烯用作鋰離子電容器負極材料的研究25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 實驗部分25-28
• 3.2.1 樣品制備25-26
• 3.2.2 樣品表征26
• 3.2.3 電化學性能測試26-28
• 3.3 結果與討論28-39
• 3.3.1 熱重結果分析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 電化學性能測試結果分析31-36
• 3.3.6 石墨烯含量對氮化鈮/氮摻雜石墨烯電化學性能的影響36-39
• 3.4 本章小結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 實驗部分42-43
• 4.2.1 實驗藥品42
• 4.2.2 材料表征42
• 4.2.3 電化學性能測試42-43
• 4.3 結果與討論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 電化學性能測試結果分析44-48
• 4.4 本章小結48-51
• 第五章 結論與展望51-53
• 5.1 結論51
• 5.2 展望51-53
• 參考文獻53-61
• 攻讀學位期間的研究成果61-62
• 致謝62-63

【參考文獻】

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1 袁美蓉;王臣;徐永進;劉偉強;朱永法;;鋰離子電容器的研究進展[J];材料導報;2013年S1期

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本文編號：608072