本文選題：活性炭 + 復(fù)合物　； 參考：《電子科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：作為超級電容器的電極材料,活性炭由于其導(dǎo)電性較差和僅僅以雙電層原理產(chǎn)生較低的比容量,在實(shí)際應(yīng)用中受到較大程度的限制。理論上,用鎳、鈷改性的活性炭復(fù)合電極材料在比容量方面,相比于單一的碳基電極材料會有顯著提升。另外,利用化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的無機(jī)金屬導(dǎo)電鹽可以提高復(fù)合物的電導(dǎo)率。在活性炭與鎳、鈷的復(fù)合物中,活性炭在既充當(dāng)了主體支架,還起著為電子傳輸提供通道的作用。金屬氧化物和無機(jī)導(dǎo)電金屬鹽則提供較高的比容量和電導(dǎo)率。三者的協(xié)同作用可以有效地提高復(fù)合物的導(dǎo)電性、比容量、能量密度和循環(huán)性能等。本論文主要以超級電容器專用活性炭為原料,利用鎳、鈷的氧化物以及無機(jī)導(dǎo)電金屬鹽對活性炭進(jìn)行復(fù)合,制備活性炭復(fù)合電極材料。并通過掃描電鏡測試、X射線衍射測試、高倍透射電鏡測試、循環(huán)伏安測試和恒流充放電測試等,研究了不同制備工藝以及不同條件下的活性炭復(fù)合物的物理性能和電化學(xué)性能。1.AC@LNO/NiO復(fù)合電極材料性能的研究:(1)為了提高活性炭材料的電化學(xué)性能,調(diào)節(jié)La/Ni的比例,制備了不同的AC@LNO/NiO復(fù)合物。當(dāng)La/Ni的比例為1:2時,AC@LNO/NiO的阻抗為2.97?,其導(dǎo)電能力在純活性炭基礎(chǔ)上提高了一倍。最大的能量密度和功率密度分別為70.37 Wh/kg和32.40 kW/kg。在循環(huán)伏安測試中,當(dāng)掃描速率為1 mV/s時,1:2AC@LNO/NiO復(fù)合物的比容量為710.48 F/g。(2)以LNO為導(dǎo)電物質(zhì)。根據(jù)液相沉積和熱分解次數(shù)的不同,制備出不同納米結(jié)構(gòu)的AC@LNO/NiO復(fù)合物,以提高碳基材料的比容量和電導(dǎo)率。經(jīng)過兩次浸泡和燒結(jié)過程后,在S2中的金屬氧化物顆粒的結(jié)晶性最好,其連續(xù)均勻地沉積在活性炭表面上形成更好的多孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)掃描速率為1 mV/s時,S2的比容量為652.19 F/g。S2具有優(yōu)于S1和S3的導(dǎo)電性。在AC、La2NiO4和NiO的協(xié)同作用下,S2的電化學(xué)性能明顯優(yōu)于純活性炭。2.AC@LCNO/Co3O4復(fù)合電極材料的性能:LCNO是具有類似于LNO結(jié)構(gòu)的具有良好導(dǎo)電性的無機(jī)導(dǎo)電金屬鹽。將LCNO和Co3O4構(gòu)成復(fù)合金屬氧化物,控制鎳和鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比,對活性炭進(jìn)行復(fù)合。當(dāng)鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%時,活性炭表面上的金屬氧化物膜更加均勻,具有最大的比表面積。在1 mV/s時,15%復(fù)合物的比容量值為739.42 F/g。15%復(fù)合物的電化學(xué)穩(wěn)定性較好,在5000個充放電循環(huán)后,產(chǎn)生15.91%的比容量衰減。
[Abstract]:As the electrode material of supercapacitor, activated carbon is limited to a great extent in practical application because of its poor conductivity and the low specific capacity produced only by the principle of double layer. In theory, the specific capacity of activated carbon composite electrode materials modified with nickel and cobalt is significantly higher than that of single carbon based electrode materials. In addition, the electrical conductivity of the complex can be improved by using inorganic metal conductive salts with stable chemical properties. In the complexes of activated carbon with nickel and cobalt, activated carbon not only acts as the main scaffold, but also acts as a channel for electron transport. Metal oxides and inorganic conductive metal salts provide higher specific capacity and conductivity. The synergistic effects of the three factors can effectively improve the conductivity, specific capacity, energy density and cycling performance of the composites. In this paper, the activated carbon composite electrode material was prepared by using nickel, cobalt oxides and inorganic conductive metal salts as raw materials. The X-ray diffraction test, high power transmission electron microscope, cyclic voltammetry and constant current charge-discharge test were used. The physical and electrochemical properties of activated carbon composites under different preparation processes and different conditions were studied. 1. The properties of AC LNO / NiO composite electrode materials were studied: (1) in order to improve the electrochemical properties of activated carbon materials, adjust the ratio of La / Ni, Different AC@ LNO- / nio complexes were prepared. When the ratio of La / Ni is 1:2, the impedance of ACLNO- / nio is 2.97%, and its conductivity is twice as high as that of pure activated carbon. The maximum energy density and power density are 70.37 Whkg and 32.40 kW / kg, respectively. In cyclic voltammetry, when the scanning rate is 1 MV / s, the specific capacity of 1: 2 AC @ LNO / nio complex is 710.48 F / g. (2) LNO is used as conductive material. According to the different times of liquid deposition and thermal decomposition, ACLNO-NiO composites with different nanostructures were prepared to improve the specific capacity and conductivity of carbon-based materials. After two soaking and sintering processes, the crystallinity of metal oxide particles in S2 is the best, and a better porous structure is formed on the surface of activated carbon by continuous and uniform deposition. When the scanning rate is 1 MV / s, the specific capacity of S 2 is 652.19 F / g 路S2, which is superior to that of S 1 and S 3. Under the synergistic action of ACU La2NiO4 and nio, the electrochemical performance of SiS 2 is obviously superior to that of pure activated carbon. 2. The performance of AC LCNO / Co 3O 4 composite electrode material is that the structure of AAC LCNO / Co 3O 4 composite electrode is a kind of inorganic conductive metal salt with good conductivity similar to that of LNO. Composite metal oxides were formed by LCNO and Co _ 3O _ 4, and the ratio of nickel to cobalt was controlled to compound activated carbon. When the mass fraction of nickel is 15, the metal oxide film on the surface of activated carbon is more uniform and has the largest specific surface area. At 1 MV / s, the specific capacity of the complex is 739.42 F / g. 15%. The electrochemical stability of the complex is good. After 5 000 charge-discharge cycles, the specific capacity of the complex decreases by 15.91%.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ424.1;TM53

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本文編號：2088902