【摘要】：超級電容器又稱電化學(xué)電容器,是一種通過電解質(zhì)離子在電極材料上的吸附脫附來實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放的新型儲(chǔ)能器件,具有高功率密度、長壽命、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。作為超級電容器活性材料,鈷化合物具有高的理論容量、易于制備以及電化學(xué)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn),有著很大的發(fā)展?jié)摿�。本文簡述了超級電容器的發(fā)展歷史及研究現(xiàn)狀,并以常見的電化學(xué)電容器材料β-Co(OH)2和Co3O4為研究對象,通過水熱反應(yīng)將它們合成為表面生長有納米片的空腔微球結(jié)構(gòu),以刮涂的方式制成超級電容器電極,并測試了相關(guān)的電化學(xué)性能,在1A/g的電流密度下,它們分別表現(xiàn)出了 781.5F/g和755F/g的比容量;而在10A/g的電流密度下,兩種電極仍有460F/g和431F/g的比容量,在此電流密度下充放電5000次后,兩種電極都只衰減了 5%左右,表現(xiàn)出了很高的電化學(xué)穩(wěn)定性,說明了對于作為超級電容器材料的β-Co(OH)2和Co3O4,這是一種很合適的納米結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,本文還針對Co3O4電極提出了一種磷酸二氫鹽熱處理的方法,在不改變材料形貌的基礎(chǔ)上提高了Co3O4電極的電化學(xué)性能。在1A/g的電流密度下,比容量相比處理前提高了65.56%,達(dá)到了1250F/g,在30A/g的電流密度下仍能保持最大比容量的68%,并且在該電流密度下循環(huán)充放電5000次,比容量基本沒有下降,表現(xiàn)出了極高的穩(wěn)定性。除此之外,本文還根據(jù)相關(guān)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),提出了活化過程中可能存在的反應(yīng)過程。
【圖文】：

逡逑１．３．２．１雙電層電容器逡逑如圖１－２邋（ａ）所示，雙電層電容器幾乎不會(huì)在電極表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在充電逡逑狀態(tài)下，電極表面在外電壓的作用下產(chǎn)生的凈電荷會(huì)形成的一層電荷層，吸引電解逡逑．液中的異種電荷使它們有序地排列在電極－電解液界面，從而形成一個(gè)數(shù)量與電極電逡逑荷層相同而電荷相反的電荷層，因此稱為雙電層［９］。而在放電過程中，電容器正負(fù)逡逑極域外電路連通，電極板上的電子則會(huì)向外電路流動(dòng)，而電解液與電極板界面上的逡逑帶電粒子則會(huì)擺脫電極板的吸引，重新回到電解液中，回復(fù)到最初的狀態(tài)。整個(gè)過逡逑程可以用公式１．１和１．２表示：逡逑ＥＳ１邋＋邋ＥＳ２邋＋邋Ａ＇邋＋邋Ｂ＋邐＞ｅ；，／／Ａ－邋＋邋Ｅ；２／／Ｂ￣邐（１．１）逡逑Ｅ＾／／Ａ＇邋＋Ｅ；２／／Ｂ＊邋＾ｈａｒｇｍｇ邋）￡＾邋＋邋＋邋Ａ＇邋＋邋Ｂ＋邐（１．２）逡逑多孔碳材料是最早的雙電層電極材料，同時(shí)也是最普遍使用的電極材料，然而，逡逑碳材料雖然穩(wěn)定

ＭＡＳＴＥＲ＇Ｓ邋ＴＨＥＳＩＳ逡逑當(dāng)電容器接到外電路時(shí)，，逆反應(yīng)則會(huì)發(fā)生，新的體相也會(huì)分解成初始的活性物質(zhì)與逡逑Ｈ＋（或ＯＨ０，并釋放（吸收）電子，原理如圖１－２邋（ｂ）所示。對于聚合物材料來說，逡逑則是在外電壓的作用下，通過電解液的帶電粒子進(jìn)行ｐ型或ＩＩ型摻雜，從而使電極逡逑板上聚集大量電荷儲(chǔ)存能量。逡逑還有研宄表明，在贗電容電容器中也存在著靜電吸附，產(chǎn)生的雙電層電容約占逡逑總電容的５％－１０％。逡逑目前的贗電容電極材料主要有以下兩種：（ｉ）導(dǎo)電聚合物，例如聚吡咯、聚苯逡逑胺及它們的衍生物等；（ｉｉ）過渡族氧化物及氫氧化物，例如Ｃｏ和Ｎｉ的氧化物氫氧逡逑化物，還有Ｍｎ、Ｉｒ和Ｒｕ的氧化物等［１Ｑ－１２］。逡逑１．３．２．３非對稱電容器逡逑非對稱電容器，是指兩個(gè)電極的儲(chǔ)能機(jī)理分別對應(yīng)贗電容和雙電層，如圖１．３逡逑所示。一般正極為贗電容材料，負(fù)極為雙電層材料（碳材料之類），這樣可以利用逡逑兩個(gè)電極之間的電壓差
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM53;O614.812

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