【摘要】：近年來,儲能和可再生能源轉換裝置得到了迅速的發(fā)展。其中,超級電容器具有高功率密度、高能量密度、充電時間短、壽命長、循環(huán)性能好等特點。而鎳、錳氧化物因其理論比電容值高、儲量豐富,環(huán)境友好等優(yōu)點受到人們的關注。本文成功制備了納米結構的NiO-Ni/ANWs(銀納米線)/FTO以及MnO_2/CF(碳纖維)電極材料,并利用循環(huán)伏安、恒流充放電、交流阻抗等測試手段對所制備電極材料的電化學性能進行系統(tǒng)的研究,將制備的MnO_2/CF復合電極組裝成為柔性器件,并對其電化學性能進行了探索。主要研究內(nèi)容與結果如下:1.以ANWs作為導電集流體,通過簡單的電化學沉積和高溫退火工藝制備了可以應用在微型超級電容器的3D NiO-Ni/ANWs/FTO電極材料。以2 M KOH作為電解液,在最佳的退火條件下,復合電極在電流密度為2.5 A g~(-1)下表現(xiàn)出優(yōu)異的比電容,高達2476.8 F g~(-1)。通過快速退火工藝對3D ANWs網(wǎng)絡進行焊接處理延長了電極的使用壽命和循環(huán)穩(wěn)定性,20000次循環(huán)后電容保持率達到~100%。同時,NiO-Ni/ANWs復合材料在可見光和近紅外區(qū)域的平均透過率高達82%,使得其在全透明電子器件方面具有廣泛的應用。FTO襯底具有完美的兼容性,也可以輕易地被任何形狀或形式的p/n-Si,金屬,半導體以及任何其他導電襯底所取代。2.利用恒流充放電法制備一種具有自修復性能的柔性MnO_2/CF電極材料,展現(xiàn)了優(yōu)異的電化學性能,比電容在電流密度為3.5 A g~(-1)時,能夠達到為1778.6 F g~(-1)高于MnO_2的理論比電容。在循環(huán)穩(wěn)定性測試中,電極材料循環(huán)至12000維持電容量100%,20000降至81%,隨后在電解液中加入少量Mn~(2+),電容量回升并趨于穩(wěn)定,展現(xiàn)了其優(yōu)異的自修復性能,特別適合應用于免維修和長壽命的微型超級電容器領域。3.基于MnO_2/CF復合電極材料所展現(xiàn)的優(yōu)異的電化學性能,將這種材料制備成柔性對稱型MnO_2/CF超級電容器器件。對稱型器件的循環(huán)伏安曲線是一種對稱的結構,展現(xiàn)了其較好的可逆性且當掃描速率為5 mV s~(-1)時,其比電容值為64 F g~(-1)。我們又以濕紙巾做負極柔性基底,活性炭做活性物質(zhì)制備負極材料,并組裝成柔性非對稱超級電容,在掃速為1 mV s~(-1)時的比電容值為13.4 F g~(-1),初步探索了器件的電化學性能。
【圖文】：

化石燃料消耗量日益增長、價格飛漲，關于能量儲存問題引起展環(huán)境友好型能源發(fā)電和存儲技術是十分重要的，特別是儲能超級電容器電池。與電池相比，電化學超級電容器（ES）能夠提度，但是能量密度較低。在儲能系統(tǒng)中，超級電容器有近年來引為快速充電-放電特性，，高功率密度，以及優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。超級電容器與電池相連提供額外的功率。在這些裝置中，因為超不如電池，所以它們并不能作為獨立的個體使用。例如，商業(yè)上的能量密度小于 10 Wh Kg-1而鋰離子電池可提供能量密度大于展示了電化學電容器、鎳氫儲能電池、鋰離子電池等幾種較為常率密度的關系圖[2]。

圖 1.2 雙電層電容器的工作原理[7]1.2.2 贗電容電容器1975 年，B. E. Conway 提出

本文編號：2608919