碳納米氣凝膠具有三維聯(lián)通的導電網(wǎng)絡和優(yōu)良的力學性能,可直接用作自支撐電極,在新一代儲能器件（超級電容器、加離子電池）中有廣闊的應用前景。然而碳納米材料作為電極時由于其微觀結構的限制,仍然存在比電容低、倍率性能弱等問題。為此,研究人員采用與贗電容材料復合或優(yōu)化微觀結構等方法來提高性能,但引入贗電容材料后出現(xiàn)的循環(huán)性能降低、多孔碳材料難以在亞納米尺度精確調(diào)控等問題仍待解決。針對上述問題,本文開發(fā)了具有先進微觀結構的多孔納米碳氣凝膠自支撐電極并應用于超級電容器和鉀離子電池,通過系統(tǒng)深入的研究獲得了優(yōu)良的電化學性能,并輔以相應的理論計算分析。通過設計制備碳納米管/導電聚合物的核殼及核雙殼結構以獲得高比電容和顯著改善的循環(huán)穩(wěn)定性,制備多孔納米碳管結構實現(xiàn)超級電容器的超高倍率充放電性能和鉀離子電池的穩(wěn)定長循環(huán)性能,并通過理論計算揭示了鉀離子在亞納米孔內(nèi)的存儲機制。本論文基于一種三維多孔的碳納米管海綿,在其內(nèi)部均勻沉積厚度可控的聚苯胺層,形成具有核殼結構的復合海綿并獲得了高比電容值（746 F/g）和良好的倍率性能。同時,聚苯胺殼還增強了海綿的力學性能和導電性,通過致密化處理獲得了高的體積比電容（6... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

能源存儲系統(tǒng)的示意圖

超級電容器的示意圖

圖 1-5 基于 CNT 的超級電容器a) 器件模型[50]，b) 對比活性炭和單壁 CNT 離子擴散能力的模型示意圖Figure 1-5 CNT-based supercapacitorsConcept for devices,[50]b) schematic model comparing the ion diffusion for activatand single-walled carbon nanotubes[51]多孔碳材料作雙電層電容的電極材料


本文編號：3218312