伴隨工業(yè)化快速發(fā)展,能源需求急劇上升而供給嚴重不足引發(fā)了結構性矛盾,同時傳統(tǒng)化石燃料等在生產(chǎn)使用過程中也造成大量環(huán)境污染,因此人們越來越注重與能源相關的研究。超級電容器的快速沖放電、循環(huán)穩(wěn)定性好、功率密度高和綠色安全等優(yōu)點,被看作極具潛力的儲能裝置。尤其是碳材料作為電極材料所展現(xiàn)出的優(yōu)異電化學性能,但是由于其能量密度相對較低而限制了廣泛的應用,因此,本文主要的研究課題是制備功能化碳材料作為儲能裝置的電極材料,以提高超級電容器的電化學性能的研究。第一部分,在低溫環(huán)境中進行化學氧化反應,經(jīng)熱還原后制備具有功能化的石墨烯片/碳納米管（G/CNTs-200）電極材料。G/CNTs-200材料是由一維的碳納米管作為連續(xù)導電網(wǎng)絡基體和功能化的石墨烯片而構成三維網(wǎng)絡復合結構。這種獨特的結構為電極材料提供了較高的比表面積和豐富的含氧官能團。通過電化學測試,G/CNTs-200電極材料在0.5 A/g的電流密度下,其比容量為202 F/g,該容量比文獻中報道的純的碳納米管的比電容（40 F/g）高出5倍以上。此外,以G/CNTs-200材料為正負極材料組裝對稱型超級電容器,在1 mol/LNa2SO4電... 

【文章來源】：東北林業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１各種儲能器件的拉貢圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒａｇｏｎｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ??

?東北林業(yè)大學碩士學位論文???１０００１￣：￣—???］???燃料電池＾＇，，??１００?＿：?二次電池一鎊海子龜相???ｂｏ??｜?１０????篇?錯酸蓄電池?動力里電容＊??１?％雙電每電ｉｉ??０１???０．０１????０．０１?０．１?１?１０?１００??功率密度（ｋＷ／ｋｇ）??圖１－１各種儲能器件的拉貢圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒａｇｏｎｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｖａｒｉｏｕｓ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ??１．２．２超級電容器的儲能機理??超級電容器（Ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒｓ?），又稱作電化學電容器（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ??ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ），是一種能量密度大于傳統(tǒng)介電電容器，但小于可逆電池的新型的儲能裝置??具有出色的功率密度和穩(wěn)定的循環(huán)壽命。主要依靠在電極／溶液界面發(fā)生靜電吸附，??形成雙電層電容存儲電量；或是電極材料的活性物質(zhì)在電極／溶液界面處欠電位沉積，??發(fā)生高度可逆的氧化還原反應產(chǎn)生贗電容來貯存電量，其電容量能夠達到千法拉至萬法??拉級。??（１）雙電層電容器??雙電層電容器的發(fā)展經(jīng)歷了?一系列的階段［６］，以最早的亥姆霍茲理論模型??（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ?ｍｏｄｅｌ）為起點，Ｇｏｕｙ、Ｃｈａｐｍａｎ?和?Ｓｔｅｍ、Ｇｅａｒｙ?等人改進了此模型，最終??提出了緊密一擴散層理論的儲能機理如圖１－２所示：??隔膜??集電極?ｊ??勒－??Ｏ?＊?參??活性電極材料正電荷負電荷??圖１－２雙電層電容器示意圖??Ｆｉｇ．?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｏｕｂｌｅ

？?１緒論????亥姆霍茲模型假定由一個排列緊湊的反離子層組成雙電層，并且電極電荷的表面層??正好被反離子層所抵消，這種結構類似于常規(guī)的平板電容器。雙電層的計算公式如下??［７］．??＿?ｅＳ??Ｃ＝￣Ｉ?（Ｍ）??其中：Ｃ表示為電容量，單位為Ｆ；??ｅ表７Ｋ為介電常數(shù)，單位為Ｃ２／Ｎ／ｍ２相當于Ｆ／ｍ；??表不為電極的表面積，單位為ｍ２；??表示為致密層的厚度，單位為ｍ??（２）氧化還原贗電容，也稱法拉第準電容，如圖１－３所示。???Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ?｜?Ｓｅｐａｒａｔｏｒ??＿??＾?Ｍｅｔａｌ?ｏｘｉｄｅ?ｏｒ?ｒｅｄｏｘ?ａｃｔｉｖｅ?ｎｘ＞ｔｅａｊｌｅ??圖１－３贗電容電化學電容器ｗ??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａ?ｐｓｅｕｄｏｃａｐａｃｉｔｏｒ??贗電容電化學電容器，又名為法拉第電容器，與鋰電池相似的是其電極材料會在電??解質(zhì)界面上發(fā)生快速和可逆的氧化還原反應。贗電容電化學電容器儲能機理不同于雙電??層電容器，其產(chǎn)生的電容并不來源于靜電，而是發(fā)生在電化學反應時電荷遷移的過程??中，并且在一定的程度上會受到活性材料的數(shù)量和有效地比表面積而受到限制［８］。贗電??容材料導電性差，導致超級電容器具有較差循環(huán)穩(wěn)定性和低功率密度。但贗電容電容器??卻高于雙電層電容器，其電容是普通雙電層電容器的１０￣１００倍。??超級電容器的能量密度（五）和功率密度（尸）的計算見式（１－２）和（１－３）：??Ｅ＝－ＣＶ２??＾?２?（１－２）??－３－??

【參考文獻】：
博士論文
[1]三維納米炭材料的表面修飾和微觀結構調(diào)控及其電化學性能研究[D]. 江麗麗.哈爾濱工程大學 2016
[2]基于納米碳的三維電極材料構筑及其在超級電容器中的應用[D]. 吳小亮.哈爾濱工程大學 2016

碩士論文
[1]多孔碳—石墨烯復合材料的制備及電化學性能研究[D]. 李青婭.天津大學 2018



本文編號：3038860