本文關(guān)鍵詞：新型二氧化錳材料的制備及在超級電容器中高載量性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 二氧化錳基超級電容器是當(dāng)前能量轉(zhuǎn)換器件領(lǐng)域的一個熱點(diǎn),但大部分研究是在低載量條件下進(jìn)行的,實(shí)際應(yīng)用價值相對較小。本文采用低溫固相法制備了三個二氧化錳樣品,采用液相法制備了兩個二氧化錳樣品;以循環(huán)伏安法和充放電測試技術(shù),結(jié)合XRD、EDX、SEM和N_2吸脫附等技術(shù),重點(diǎn)研究高載量條件下的二氧化錳超級電容器的影響因素和反應(yīng)機(jī)理。 利用碳酸錳前驅(qū)體制備了形貌規(guī)則的二氧化錳中空微米球和二氧化錳中空微方,粒徑為2μm左右。中空結(jié)構(gòu)的形成過程為:碳酸錳前驅(qū)體在和高錳酸鉀反應(yīng)時,只有表面部分的碳酸錳參與反應(yīng)生成二氧化錳,而中心部分未能參加反應(yīng);用稀鹽酸去除中心未參加反應(yīng)的碳酸錳即得中空微米材料。 在每平方厘米毫克級載量條件下,電解液濃度、掃描速率的大小、活性材料的粒徑均勻程度和比表面積對高載量下二氧化錳電極的電容性能有較大影響:比電容和充放電效率都隨電解液濃度的增大而增大,歐姆壓降隨電解液濃度的增大而減小;充放電效率隨掃描速率的增大而增大,比電容隨掃描速率的增大而減小;活性材料的粒徑分布越均勻,充放電效率越高;在活性材料的粒徑均勻程度相似的條件下,比表面積越大,比電容越高。在高載量條件下,活性物質(zhì)載量對其電容性能影響較小,這與低載量條件下的結(jié)果差別較大。 通過對比電量隨掃描速率變化曲線的擬合,計算出了毫克級活性物質(zhì)載量條件下電極最外層二氧化錳材料對放電電量的貢獻(xiàn)和各掃速下電極內(nèi)部活性材料對放電電量的貢獻(xiàn),由此得出,在毫克級活性物質(zhì)載量條件下,二氧化錳的充放電機(jī)理為表面吸脫附機(jī)理和內(nèi)部嵌入脫出機(jī)理共同作用,在低于100mV/s的掃描速率下,內(nèi)部嵌入脫出機(jī)理占主導(dǎo)地位。 制備的二氧化錳中空材料有良好的電容性能:二氧化錳中空微方在載量為5mg/cm~2、掃描速率為10mV/s條件下,在2mol/L的(NH_4)_2SO_4電解液中比電容達(dá)到了140.3F/g,充放電效率為94.9%。微米球在50mV/s掃描速率下有良好的循環(huán)壽命,循環(huán)500次,比電容仍有110.5F/g。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 二氧化錳 高載量 微米球 微方
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：R318.08
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-27
• 1.1 概述8-12
• 1.1.1 課題研究背景及意義8
• 1.1.2 超級電容器的特點(diǎn)8-10
• 1.1.3 超級電容器的用途10-12
• 1.2 文獻(xiàn)綜述12-25
• 1.2.1 研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 二氧化錳的制備方法13-15
• 1.2.3 二氧化錳基超級電容器的儲能機(jī)理15-17
• 1.2.4 二氧化錳基超級電容器的影響因素17-25
• 1.2.5 二氧化錳基超級電容器的容量衰退機(jī)理25
• 1.3 本文的研究起因和設(shè)想25-27
• 2 實(shí)驗所用儀器藥品及實(shí)驗方法27-35
• 2.1 實(shí)驗所用儀器27
• 2.2 實(shí)驗所用藥品27-28
• 2.3 材料的物理性質(zhì)表征28-29
• 2.3.1 X-射線粉末晶體衍射技術(shù)28-29
• 2.3.2 掃描電子顯微技術(shù)29
• 2.3.3 比表面積測試技術(shù)29
• 2.4 材料的電化學(xué)性能表征29-35
• 2.4.1 電極的制備29-30
• 2.4.2 循環(huán)伏安技術(shù)30-33
• 2.4.3 充放電技術(shù)33-35
• 3 低溫固相法制備二氧化錳材料及其電化學(xué)性能35-48
• 3.1 材料的制備35-36
• 3.2 材料的物性表征36-41
• 3.2.1 XRD與EDX測試36-39
• 3.3.2 SEM測試39-41
• 3.3 材料的電化學(xué)性能表征41-47
• 3.3.1 固相法合成材料的電化學(xué)性能41-44
• 3.3.2 不同電解液濃度對超級電容器性能的影響44-45
• 3.3.3 不同掃描速率對超級電容器性能的影響45-46
• 3.3.4 不同活性物質(zhì)載量對超級電容器性能的影響46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 4 液相法制備二氧化錳材料及其電化學(xué)性能研究48-61
• 4.1 材料的制備48-49
• 4.1.1 二氧化錳微米球的制備48-49
• 4.1.2 二氧化錳微方的制備49
• 4.2 材料的物性表征49-55
• 4.2.1 XRD測試與EDX測試49-52
• 4.2.2 SEM測試52-55
• 4.3 材料的電化學(xué)性能表征55-57
• 4.3.1 二氧化錳微米球的電化學(xué)性能研究55-56
• 4.3.2 二氧化錳微方的電化學(xué)性能研究56
• 4.3.3 二氧化錳微米球的循環(huán)壽命研究56-57
• 4.4 二氧化錳電極充放電機(jī)理的研究57-59
• 4.5 兩種方法制備的二氧化錳材料的電化學(xué)性能對比59
• 4.6 本章小結(jié)59-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

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7 孫s

本文編號：417358