碳/MnO x 三維復合納米纖維的制備及其電容性能研究
發(fā)布時間:2021-01-17 06:55
超級電容器是一種新型環(huán)保儲能器件,具有能量密度高于傳統(tǒng)電容器,功率密度高于二次電池的優(yōu)點。在移動通信、便攜式移動設備、電動汽車、航空航天等領域具有廣闊的應用前景,對超級電容器的研究已成為儲能領域研究的熱點。電極材料的性能是決定超級電容器性能優(yōu)劣的關鍵因素之一,選擇合適的電極材料能顯著提高超級電容器的電容性能。具有高比表面積和優(yōu)異導電性的碳材料具有良好的電容性能,而過渡金屬氧化物與電解液離子發(fā)生的贗電容反應賦予了其遠高于碳材料的儲電能力,成為了超級電容器電極材料研究的新方向。在眾多過渡金屬氧化物中,MnOx具有資源豐富、價格低廉、電化學窗口較寬、綠色環(huán)保和理論比電容高的優(yōu)點,是一種理想的超級電容器電極材料。但導電性差的缺陷,限制了MnOx作為超級電容器電極材料的應用。為了克服這一缺點,目前已有大量將MnOx與碳材料制備成復合電極的報道,并取得了一定的進展。然而,當前報道的碳/MnOx電極基本都是碳與MnOx納米結構的二維界面復合,在保證電極具有良好導電性的前提下MnOx負載量不能太高,且其復雜的合成工藝也不適合于實際生產。本論文通過簡單的將乙酸錳添加到聚丙烯腈(PAN)溶液中作為靜電紡絲...
【文章來源】:蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】:81 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-2[W超級電容器基本結構圖??―
巧電層電容器:??W雙電層理論為基礎制備的雙電層電容器是在電極材料與電解液界面處形??成雙電層儲存電荷從而實現能量儲存的。如圖1-3所示,在未充電狀態(tài)下,電解??液中的陰、陽離子隨機分布。當外加電源對電容器進行充電時,在兩電極間形成??電場,電子通過外加充電電源由正極流向負極,正極電勢升高,負極電勢降低。??為了維持系統(tǒng)電化學平衡,電解質溶液中的陰、陽離子分別向正、負極遷移聚集,??在電極材料/電解質溶液界面上形成雙電層,能量til電荷的形式實現存儲;當撤??銷外加電源,并接通正、負電極外電路時,電子由負極經外加負載電路向正極回??流,此時正極電勢降低,負極電勢升高,同時伴隨著聚集在正、負極陰、陽離子??的釋放,陰、陽離子重新恢復最初在電解液溶液中隨機分布的平衡狀態(tài),完成儲??存能量的釋放。??7??
石墨巧是由碳原子六圓環(huán)組成的單層二維碳材料,最早由Geim等通過機械??剝離制得,其具有電子導電性能優(yōu)異、理論表面積大、柔巧性好、機械強度大等??優(yōu)點,被認為是理想的雙電層電極材料Pwsi。圖1-5表明了石墨巧與幾種石墨化??碳材料的關系,石墨帰可彎曲成球狀的富勒帰,卷曲成碳納米管,多層堆疊成石??墨卿。??圖1-5PS1石墨巧與幾種石墨納米材料的關系??石墨稀具有很高的理論比表面積(2630?m2/g),但石墨稀在制備過程中不可??避免的會發(fā)生團聚堆疊,影響石墨婦在電解質中的分散性和可浸潤性,降低了石??墨帰作為超級電容器電極材料的活性表面積。對此,人們進行了大量的研究工作。??例如,Zhang等將表面活性劑嵌入到氧化石墨巧層片中,在一定程度上抑制了??氧化石墨帰在還原過程中的團聚巧疊,提高了石墨稀的比電容。Yoon等己??燒為反溶劑物質添加到氧化石墨婦乙醇溶液中
【參考文獻】:
期刊論文
[1]超級電容器的分類[J]. 楊光敏. 科技視界. 2014(24)
[2]隔膜對雙電層電容器和混合型電池-超級電容器的電化學性能的影響(英文)[J]. 孫現眾,張熊,黃博,馬衍偉. 物理化學學報. 2014(03)
[3]水熱合成部分還原氧化石墨烯-K2Mn4O8超級電容器納米復合材料(英文)[J]. 李樂,賀蘊秋,儲曉菲,李一鳴,孫芳芳,黃河洲. 物理化學學報. 2013(08)
[4]離子液體電解液的研究進展[J]. 王茂鳳,單忠強. 新材料產業(yè). 2012(09)
[5]超級電容器電解質研究進展[J]. 李作鵬,趙建國,溫雅瓊,李江,邢寶巖,郭永. 化工進展. 2012(08)
[6]超級電容器的分類與優(yōu)缺點分析[J]. 李海生. 通信電源技術. 2011(06)
[7]靜電紡絲可紡性影響因素的研究成果[J]. 李珍,王軍. 合成纖維. 2008(09)
[8]超級電容器水系中性電解液的研究[J]. 周邵云,李新海,王志興,郭華軍. 電池工業(yè). 2008(01)
[9]炭氣凝膠為電極的超級電容器的研究[J]. 孟慶函,劉玲,宋懷河,凌立成. 功能材料. 2004(04)
[10]電化學電容器的特點及應用[J]. 張治安,鄧梅根,胡永達,楊邦朝. 電子元件與材料. 2003(11)
碩士論文
[1]二氧化錳超級電容器電極材料的研究[D]. 鐘玲瓏.天津大學 2010
[2]碳纖維用聚丙烯腈的制備[D]. 王小華.東華大學 2010
本文編號:2982403
【文章來源】:蘭州大學甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】:81 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1-2[W超級電容器基本結構圖??―
巧電層電容器:??W雙電層理論為基礎制備的雙電層電容器是在電極材料與電解液界面處形??成雙電層儲存電荷從而實現能量儲存的。如圖1-3所示,在未充電狀態(tài)下,電解??液中的陰、陽離子隨機分布。當外加電源對電容器進行充電時,在兩電極間形成??電場,電子通過外加充電電源由正極流向負極,正極電勢升高,負極電勢降低。??為了維持系統(tǒng)電化學平衡,電解質溶液中的陰、陽離子分別向正、負極遷移聚集,??在電極材料/電解質溶液界面上形成雙電層,能量til電荷的形式實現存儲;當撤??銷外加電源,并接通正、負電極外電路時,電子由負極經外加負載電路向正極回??流,此時正極電勢降低,負極電勢升高,同時伴隨著聚集在正、負極陰、陽離子??的釋放,陰、陽離子重新恢復最初在電解液溶液中隨機分布的平衡狀態(tài),完成儲??存能量的釋放。??7??
石墨巧是由碳原子六圓環(huán)組成的單層二維碳材料,最早由Geim等通過機械??剝離制得,其具有電子導電性能優(yōu)異、理論表面積大、柔巧性好、機械強度大等??優(yōu)點,被認為是理想的雙電層電極材料Pwsi。圖1-5表明了石墨巧與幾種石墨化??碳材料的關系,石墨帰可彎曲成球狀的富勒帰,卷曲成碳納米管,多層堆疊成石??墨卿。??圖1-5PS1石墨巧與幾種石墨納米材料的關系??石墨稀具有很高的理論比表面積(2630?m2/g),但石墨稀在制備過程中不可??避免的會發(fā)生團聚堆疊,影響石墨婦在電解質中的分散性和可浸潤性,降低了石??墨帰作為超級電容器電極材料的活性表面積。對此,人們進行了大量的研究工作。??例如,Zhang等將表面活性劑嵌入到氧化石墨巧層片中,在一定程度上抑制了??氧化石墨帰在還原過程中的團聚巧疊,提高了石墨稀的比電容。Yoon等己??燒為反溶劑物質添加到氧化石墨婦乙醇溶液中
【參考文獻】:
期刊論文
[1]超級電容器的分類[J]. 楊光敏. 科技視界. 2014(24)
[2]隔膜對雙電層電容器和混合型電池-超級電容器的電化學性能的影響(英文)[J]. 孫現眾,張熊,黃博,馬衍偉. 物理化學學報. 2014(03)
[3]水熱合成部分還原氧化石墨烯-K2Mn4O8超級電容器納米復合材料(英文)[J]. 李樂,賀蘊秋,儲曉菲,李一鳴,孫芳芳,黃河洲. 物理化學學報. 2013(08)
[4]離子液體電解液的研究進展[J]. 王茂鳳,單忠強. 新材料產業(yè). 2012(09)
[5]超級電容器電解質研究進展[J]. 李作鵬,趙建國,溫雅瓊,李江,邢寶巖,郭永. 化工進展. 2012(08)
[6]超級電容器的分類與優(yōu)缺點分析[J]. 李海生. 通信電源技術. 2011(06)
[7]靜電紡絲可紡性影響因素的研究成果[J]. 李珍,王軍. 合成纖維. 2008(09)
[8]超級電容器水系中性電解液的研究[J]. 周邵云,李新海,王志興,郭華軍. 電池工業(yè). 2008(01)
[9]炭氣凝膠為電極的超級電容器的研究[J]. 孟慶函,劉玲,宋懷河,凌立成. 功能材料. 2004(04)
[10]電化學電容器的特點及應用[J]. 張治安,鄧梅根,胡永達,楊邦朝. 電子元件與材料. 2003(11)
碩士論文
[1]二氧化錳超級電容器電極材料的研究[D]. 鐘玲瓏.天津大學 2010
[2]碳纖維用聚丙烯腈的制備[D]. 王小華.東華大學 2010
本文編號:2982403
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