發(fā)布時(shí)間：2020-07-08 23:28

【摘要】：隨著柔性電子設(shè)備的迅猛發(fā)展,柔性儲能設(shè)備得到了廣泛的研究。如何制備高性能的柔性儲能設(shè)備,一直是研究者們關(guān)注的重點(diǎn)。而超級電容器由于其充放電速率快、功率密度高以及成本低等特點(diǎn)得到了廣泛的研究。本論文首先綜述了目前柔性超級電容器所采用的基底材料的種類以及活性材料的種類、形貌和結(jié)構(gòu),進(jìn)而結(jié)合柔性基底,利用納米材料的制備方法,在泡沫鎳基底上原位制備了硒化鎳納米棒;并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步制備了基于硒化鎳的復(fù)合物;最后制備了基于硒化鎳復(fù)合體系的柔性高性能超級電容器,具體工作如下:(1)在柔性的泡沫鎳基底上,通過一步濕化學(xué)方法,以泡沫鎳為鎳源,原位生長硒化鎳納米棒。通過對泡沫鎳的處理,使得泡沫鎳在生長了活性材料之后仍然保持了原來的柔性,有利于此電極材料在柔性器件中的運(yùn)用。所制備的硒化鎳/泡沫鎳電極可以直接應(yīng)用于超級電容器器件的組裝,不需要任何粘結(jié)劑,這使得超級電容器體系的溶液電阻約為0.37Ω以及器件的比電容性能達(dá)176.75 mF/cm2。(2)為了進(jìn)一步提升超級電容器的電化學(xué)性能,通過兩步濕化學(xué)方法,將三元過渡金屬化合物原位生長在硒化鎳納米棒上,從而制備了硫代鎳酸鈷/硒化鎳/泡沫鎳電極,實(shí)現(xiàn)硒化鎳與三元過渡金屬化合物的復(fù)合;所制備的電極材料可以直接用于超級電容器器件的組裝,基于硫代鎳酸鈷/硒化鎳/泡沫鎳電極的對稱超級電容器的體系的溶液電阻約為0.58Ω以及器件的比電容性能達(dá)312.95 mF/cm2。同時(shí),為了測定其柔性,將其組裝成器件,在彎曲和平直的狀態(tài)下分別進(jìn)行性能測試,結(jié)果顯示器件在彎曲狀態(tài)下,其性能得到了保持,電容器展示了柔性的特性。(3)為了優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟以及進(jìn)一步改善超級電容器的電化學(xué)性能,通過一步濕化學(xué)方法制備了石墨烯/硒化鎳/泡沫鎳電極,所制備的電極材料可以直接用于超級電容器器件的組裝,基于石墨烯/硒化鎳/泡沫鎳電極的超級電容器體系的溶液電阻約為0.40Ω以及器件比電容性能達(dá)408.04 mF/cm~2。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM53;TQ138.13
【圖文】：

.1 超級電容器的簡介隨著化石燃料的枯竭，能源危機(jī)成了當(dāng)今社會關(guān)注的一大熱點(diǎn)，而尋找可的能量轉(zhuǎn)換和儲存裝置，有利于緩解能源危機(jī)。超級電容器，也稱為電化學(xué)器[1]，作為一種新型的能量存儲設(shè)備，由于其充放電速率快，功率密度高以本低等特點(diǎn)而備受關(guān)注。圖 1-1 展示了電容器在二十世紀(jì)中期以來超級電容為商業(yè)化應(yīng)用的幾個(gè)重要節(jié)點(diǎn)[2]，在 1957 年，美國的通用公司申請了第一個(gè)電容器的專利即低壓雙電層電容器（low-voltage electrolytic capacitor）專利；1，SOHIO 第一次嘗試將電化學(xué)電容器推向市場；然而，此時(shí)超級電容器的市并沒有很景氣。1975 年，通過科研人員與集團(tuán)的合作，首次研發(fā)了二氧化釕化的電化學(xué)電容器，而此時(shí)，超級電容器在市場上也占有一定的份額；在二紀(jì)九十年代后期，超級電容器大量運(yùn)用于混合電動汽車領(lǐng)域；隨著科技的發(fā)展大科研院校也投入了相當(dāng)大的人力、物力，在二十一世紀(jì)初，超級電容器已用于可穿戴設(shè)備和生物傳感器等領(lǐng)域；而此時(shí)，如何制備高性能柔性的超級器則成為研究的重點(diǎn)。

間內(nèi)能夠儲存和釋放更多的能量（較高的功率密度）。由此儲能原理的超級電容器的性能取決于可供吸附離子吸附的電極材料的導(dǎo)電性和孔結(jié)構(gòu)有關(guān)。電化學(xué)雙電層電容器的有較小的能量密度。而贗電容型超級電容器[1-3]與之相反材料上所產(chǎn)生的法拉第效應(yīng)，因此對應(yīng)的這種材料也成為對應(yīng)的電容器稱為法拉第電容器，即以氧化還原反應(yīng)的形雜過程完成能量的儲存和釋放。在這一過程中由于存在氧型的超級電容器具有較大的能量儲存容量（較高的能量密充放電過程會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此其充放電速率相對功率密度也相對較低。同時(shí)，贗電容超級電容器因其電極而使得電極材料的微觀結(jié)構(gòu)受到破壞，所以此類超級電容層超級電容器。綜上所述，超級電容器的儲能原理取決于此，一般為了得到性能更好的超級電容器，大都采取雙電行復(fù)合，利用材料性能互補(bǔ)的作用，選擇合適的方法最終容器電極材料。

第一章 緒論 超級電容器的性能優(yōu)點(diǎn)超級電容器，由于其充放電速率快，功率密度高以及成本低等特點(diǎn)而備。超級電容器是一種電量儲存能力大于傳統(tǒng)電容器但小于電池的新型儲能器此，它被認(rèn)為是連接傳統(tǒng)電介質(zhì)電容器和鋰離子電池兩類儲能設(shè)備的橋梁在過去的幾十年內(nèi)受到了極大的關(guān)注。首先，超級電容器在單位時(shí)間內(nèi)釋收的能量比鋰離子電池高一至二個(gè)數(shù)量級，即超級電容器的功率密度比鋰池的更大，能夠在連續(xù)充放電循環(huán)成千上萬次后維持其能量儲存性能，這的充放電過程和超長的循環(huán)壽命都是鋰離子電池?zé)o法比擬的。而相比于傳介質(zhì)電容器，超級電容器不僅更加輕盈小型化，而且也具有更大的能量儲即能量密度。如圖 1-3 展示了幾種不同的能量儲存裝置的功率密度-能量密數(shù)關(guān)系圖。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2747015