【摘要】：近年來,隨著生活水平的提高,人們對(duì)于超級(jí)電容器技術(shù)的研究越來越成熟,而小體積、大容量的超級(jí)電容器得到快速發(fā)展。為了能夠使超級(jí)電容器像鋰離子電池一樣大范圍使用,提高它的能量密度是必不可少的過程。而擴(kuò)寬它的電壓窗口與提高比容量是提高能量密度的有效途徑。本文就通過制備特殊形貌的過渡金屬硒化物電極材料,研究其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系來探索提高能量密度的方法。因此,我們采用簡(jiǎn)單的一步溶劑熱方法制備了具有非化學(xué)計(jì)量數(shù)配比的過渡金屬硒化物電極材料,并對(duì)電極材料進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)表征和電化學(xué)性能測(cè)試,主要工作開展如下:1、在沒有任何表面活性劑和模板的情況下,通過一步溶劑熱法成功合成了具有均勻形貌的Ni_(0.85)Se納米顆粒。對(duì)制備的Ni_(0.85)Se納米粒子采用XRD、SEM、TEM、XPS和BET表征,發(fā)現(xiàn)以苯甲醇為溶劑制備的Ni_(0.85)Se納米顆粒形貌均一,直徑大概在30 nm左右,并對(duì)制備的Ni_(0.85)Se納米顆粒進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試表明,Ni_(0.85)Se納米粒子顯示出高比容量和優(yōu)異的倍率性能。在電流密度為1 A g~(-1)時(shí),比容量高達(dá)114.6 mA h g~(-1)。在5 A g~(-1)電流密度下,經(jīng)過5000次的循環(huán)充放電試驗(yàn),擁有73.9%的電容保留率,展示了良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。2、在沒有任何表面活性劑和模板的情況下,通過一步混合溶劑熱法成功合成了超薄的Co_(0.85)Se納米片,對(duì)制備的Co_(0.85)Se納米片采用XRD、SEM進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn)在V_(DETA):V_(DMF)=2:1時(shí)制備的Co_(0.85)Se-1納米片不僅很薄,而且擁有豐富的孔洞。對(duì)制備的樣品進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試發(fā)現(xiàn),電流密度從1 A g~(-1)到10 A g~(-1)時(shí)電容保留率為73.2%。結(jié)果表明Co_(0.85)Se-1納米片有極好倍率性能。3、把合成的Ni_(0.85)Se納米粒子和多孔超薄的Co_(0.85)Se-1納米片作為正極材料,活性炭作為負(fù)極材料,以KOH溶液(2 M)作為電解液,組裝成超級(jí)電容器器件,并對(duì)組裝的器件進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試。發(fā)現(xiàn)Ni_(0.85)Se//AC ASC和Co_(0.85)Se-1//AC ASC都表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。然后把超級(jí)電容器器件當(dāng)作LED燈的電源,連接成一個(gè)完整的電路回路,發(fā)現(xiàn)LED燈能夠發(fā)光。
【學(xué)位授予單位】：西北民族大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ125.2;TM53
【圖文】：

枯竭和環(huán)境污染是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中最嚴(yán)重的問題。大量油和天然氣等不可再生能源已引發(fā)一系列環(huán)境問題，如溫等[1]。尋找綠色的、可再生的清潔能源，能夠有效的解決這些能、潮汐能、地?zé)崮艿茸匀豢稍偕茉措m然被稱為清潔能源地方，供應(yīng)的不連續(xù)性，無法進(jìn)行大規(guī)模開采及使用。因此們大量研究使用，例如：鋰離子電池，、燃料電池和超級(jí)電容電容器(Supercapacitors),也叫做電化學(xué)電容器，是傳統(tǒng)靜電電液界面電化學(xué)過程能量存儲(chǔ)的二次電池之間的新型存儲(chǔ)裝置高能量密度，長循環(huán)壽命，寬工作溫度范圍和環(huán)境保友好等電電容器的高功率輸出和二次電池的高能量存儲(chǔ)容量之間的如今，超級(jí)電容器被認(rèn)為是最具有潛力的能量存儲(chǔ)設(shè)備，已經(jīng)療、國防、交通、航空航天等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。電容器的組成是：正極、負(fù)極兩個(gè)電極、電解液、集流體和隔 1-1 所示

西北民族大學(xué)碩士學(xué)位論文容，以存儲(chǔ)或釋放電荷[8]。贗電容器材料的儲(chǔ)存方法主要包9]：離子的可逆吸附；電解液離子參與的氧化還原反應(yīng)；導(dǎo)化學(xué)摻雜和去摻雜。化合物(MnO2，RuO2等)離子的可逆吸附和氧化還原機(jī)理一作用下，電解質(zhì)中的離子(主要是 H+或 OH-)從溶液擴(kuò)散到界在該界面中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)以進(jìn)一步進(jìn)入電極表面活性材料電解液：MOx+ H++ e-→ MOx-1(OH) 電解液：MOx+ OH-- e-→ MOx(OH) 聚合物是在充電/放電期間通過快速可逆的 n 型(或 p 型)摻doping)氧化還原反應(yīng)來儲(chǔ)存贗電容。導(dǎo)電聚合物的摻雜/去以由圖 1-3 所示。

igure 1-4 Ragone plot for commonly available energy storage dev圖 1-4 不同儲(chǔ)能器件的能量密度和功率密度比較圖：超級(jí)電容器在它的工作電壓范圍進(jìn)行充放電過程是一次的充放電循環(huán)中能量以熱的形式損失非常小且能意味著超級(jí)電容器具有較高的循環(huán)效率。超級(jí)電容器中完全可逆，在每個(gè)充電和放電循環(huán)中，能量以熱的快。這就說明超級(jí)電容器具有高循環(huán)穩(wěn)定性。速度快：超級(jí)電容器在充電時(shí)可以在幾秒或者幾分鐘內(nèi)期長：超級(jí)電容器長時(shí)間放置會(huì)發(fā)生自放電現(xiàn)象導(dǎo)致然可以存儲(chǔ)電容并可以重新充電以恢復(fù)其原始狀態(tài)。溫度范圍廣：超級(jí)電容器有效工作溫度為-40-80℃，尤度下，仍能有效的工作。環(huán)使用：壽命長，可至少進(jìn)行幾千次至十萬次充放電。友好：綠色環(huán)保，其材料無毒、安全性高。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 郎俊偉;用于超級(jí)電容器的金屬氧化物及其復(fù)合電極材料的制備與性能研究[D];蘭州理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2792925