發(fā)布時間：2021-02-18 11:30

　　為了應(yīng)對電動汽車、可穿戴電子設(shè)備等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求,研究者們在高功率儲能器件、柔性儲能器件等研究領(lǐng)域投入了大量的資金和人力。超級電容器（SC）具有高功率密度、長循環(huán)壽命,被認為是一種擁有廣闊前景的儲能裝置。然而,較低的能量密度限制了超級電容器的實際應(yīng)用。因而,具有較高能量密度的離子液體基高電壓超級電容器（ILSC）和鋰離子電容器（LIC）引起了廣泛的關(guān)注。至今,對于ILSC電極和LIC負極來說,設(shè)計合成高性能的電極材料仍然是一項巨大挑戰(zhàn)。本論文設(shè)計并制備了新型ILSC電極材料和LIC負極材料,相應(yīng)的研究內(nèi)容概括如下:1.本文制備了一種新型多級孔結(jié)構(gòu)多孔碳/rGO復(fù)合材料（HC-40-4）,該材料具有理想的的形貌和孔結(jié)構(gòu),其中,MOFs衍生的多孔碳以納米多面體的形式均勻分布在rGO片層上,形成獨特的結(jié)構(gòu)。HC-40-4具有高比表面積（2837 m²/g）、合理的介孔/微孔分布和氮摻雜。在測試過多種合成材料的電化學(xué)性能后,本文選用HC-40-4和EMIMBF₄/PVDF-HFP凝膠電解質(zhì)組裝了高電壓柔性超級電容器。柔性器件表現(xiàn)出高比電容（201 F... 

【文章來源】：東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同電化學(xué)儲能裝置的能量密度與功率密度[1]

自支撐的電極材料本身可直接用作電極，不需要額外的集流體（如鋁箔、銅箔、泡沫鎳、導(dǎo)電碳布等等），而非自支撐的電極材料需要和導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑一起負載在集流體上作為電極。從存儲電荷機理的角度，可將電極分為電容型電極和電池型電極，而不同儲能機理的電極具有不同的電化學(xué)特性。值得注意的是，此處對電極的討論，僅限于單個電極，而不是指由兩個電極組成的器件。其中，電容型電極的儲能機制是基于快速的雙電層或法拉第電化學(xué)反應(yīng)，一般采用多孔碳、金屬氧化物、導(dǎo)電聚合物等作為活性材料，主要在電極/電解液界面完成電荷存儲。盡管電容型與電池型電極的儲能機理較為相似，但前者在充放電時，電解質(zhì)離子無需通過體相擴散進入電極材料內(nèi)部，電極材料不發(fā)生相變，電極可以在很短時間內(nèi)完成充放電，與此同時，高安全性、長循環(huán)壽命等特點也是其相對于后者的優(yōu)勢。除此之外，在恒流充放電時，前者的電壓呈線性變化且 CV 曲線為矩形。后者的 CV 曲線具有明顯的氧化還原峰，且當恒流充放電時，存在電壓平臺。研究者們用電容值（單位是 F）衡量電容型電極儲存電荷的能力，用容量值（單位是 mAh）衡量電池型電極的性能。如圖 1-2[2]所示，電容型電極根據(jù)儲能機制可分為兩類：雙電層電容和贗電容。

隔膜（或固態(tài)電解質(zhì)）分隔，電解質(zhì)離子可在兩個電極機理或電化學(xué)性能不同，電容器器件的性能很大程度上極的匹配方式，可將超級電容器分為兩類：對稱型電容容器器結(jié)構(gòu)簡單，由兩個相同的電極組成，如圖 1-3[14]所示有金屬氧化物[16, 17]、導(dǎo)電聚合物[18-20]等。對稱型電容器，例如 H2SO4水溶液、KOH 水溶液等，但是水系對稱限制了能量密度。于是，很多研究致力于提高對稱型電容口更高的有機系電解液或離子液體電解液，例如 TEA實際應(yīng)用中，如何在電解液的電壓窗口、浸潤性、離子之間取舍，以發(fā)揮電容器的最佳性能，仍是一項挑戰(zhàn)。寬電壓窗口，采用非對稱的器件構(gòu)造也可以擴大工作電


本文編號：3039498