近年,化石燃料的大量使用及其不可再生性引起了嚴重的環(huán)境和能源問題,高效、綠色、安全、低成本能源儲存器件的發(fā)展成為緩解該問題的關鍵。水系儲能器件,如超級電容器、水系鋅離子電池等,因其高性能、低成本和高安全性,受到眾多研究者的廣泛關注。然而,它們仍然存在不足,如超級電容器能量密度較低,且快速充放電穩(wěn)定性差;水系鋅-二氧化錳電池容量低,長循環(huán)穩(wěn)定性差等,嚴重限制了它們在大規(guī)模儲能設備中的實際應用。其中,電極材料是決定儲能器件性能的關鍵因素。目前,電極材料存在以下問題:1)組分單一:電壓范圍、導電性和分散性等受限;2)一般為塊體粉末:比表面積�。ū┞兜幕钚晕稽c少）,孔隙率低（離子傳輸速率慢）。這些問題嚴重限制其儲能性能的提升。多組分分級結構電極材料能夠有效解決上述問題:1)多組分:不同組分之間協同效應可以彌補單一組分的不足,從而提高電化學性能;2)分級結構:大的比表面積和孔隙率可以有效增大活性材料與電解液接觸面積,促進電解液離子擴散,從而提高活性材料的利用率和電化學反應速率。因此,通過合理設計電極材料的結構和組成,制備具有多組分分級結構電極材料,是提高電化學儲能器件性能的有效途徑,也是當前能源... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省

【文章頁數】：163 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

2000.1-2019.8谷歌學術上關于超級電容器出版物(論文、書籍和其他公開的著作)的統計

根據儲能機制或電極材料的種類可以將現在常見的超級電容器分為三大類:雙電層超級電容器,法拉第(贗電容)超級電容器和混合超級電容器(圖1-2)。下面我們將針對這三類超級電容器,從其各自的儲能機制和電極材料兩方面展開詳細介紹。(一)超級電容器儲能機制

靜電或雙電層超級電容器中電極/界面的電容與界面上電極電位依賴的靜電電荷的累積有關。表面電極電荷的產生機理包括表面離解以及電解質和晶格缺陷對離子的吸附。如圖1-3所示,這種雙電層電容來自電極材料粒子,例如在碳粒子和電解質之間的界面上,在電極表面積累了多余或不足的電荷,為了滿足電中性,電解質的另一側建立了帶有平衡電荷的電解質離子。在充電過程中,電子通過外部負載從負電極轉移到正電極。在電解液中,陽離子向負極移動,而陰離子向正極移動。在放電過程中,則發(fā)生了相反的過程。在雙電層超電容系統中,電極/電解質界面上沒有電荷轉移,電極和電解質之間也沒有凈離子交換。這意味著在充放電過程中電解質濃度保持不變。通過這種方式,能量被儲存在雙層界面中。(2)法拉第(贗)電容器儲能機制

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Carbon-coated manganese dioxide nanoparticles and their enhanced electrochemical properties for zinc-ion battery applications[J]. Saiful Islam,Muhammad Hilmy Alfaruqi,Jinju Song,Sungjin Kim,Duong Tung Pham,Jeonggeun Jo,Seokhun Kim,Vinod Mathew,Joseph Paul Baboo,Zhiliang Xiu,Jaekook Kim.  Journal of Energy Chemistry. 2017(04)
[2]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai.  National Science Review. 2017(03)
[3]基于R&D活動的高等學�？萍紕�(chuàng)新能力評價方法[J]. 陽愛民,周劍峰.  科技與管理. 2016(03)
[4]嗜冷型產碳酸酐酶菌對碳酸鈣沉積的影響[J]. 張文靜,李瓊芳,張存凱,張偉,楊麗君.  環(huán)境科學與技術. 2016(03)
[5]藥理學雙語教學重在交流[J]. 黃幀檜,丁伯平.  科技視界. 2014(23)
[6]基于虛擬現實與多Agent系統的遠程教育系統設計[J]. 楊韜,刁永鋒.  科技信息. 2010(09)



本文編號：2895160