文档介绍：华东师范大学
博士学位论文
基于纳米碳及其金属氧化物复合电极的超级电容研究
姓名:张燕萍
申请学位级别:博士
专业:纳米物理学
指导教师:孙卓
20100301
论文摘要超级电容器又称电化学电容器,它具有寿命长、安全可靠、储能大等优点,是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型储能元件。进入二十一世纪,电力紧缺,煤炭、石油等能源日趋枯萎,对于全球经济运行和人类生活无疑产生了较大冲击。人们开始寻找更多的替代能源,关于如何利用太阳能、风能等这些可再的课题,因此超级电容器这类储能装置的研究显得尤为重要。大力深入开展基于超级电容器的基础理论和实际应用研究,不仅有其重要的科学价值,更重要的是在能量存储中有着可预见的广阔应用前景和现实意义。本论文主要创新点是系统地研究了采用化学气相沉积法,和丝网印刷工艺制备的碳纳米管膜,以及其与金属氧化物乘复合后作为超级电容器电极的电化学捎昧街值统杀尽⒋竺婊墓ひ眨碈和丝网印刷法来制备薄膜,测试并讨论了其在液体和凝胶电解质中的超级电容性能。两种工艺制备的碳管都是以中孔分布为主的无序缠绕网状结构,有利于双电层电容的形成。电极在循环伏安和充放电测试中都表现出良好的双电层电容性能及可逆充放电能力,而且在凝胶电解质中,电极的性能和比电容大小也接近于在液体电解质巾的现象,说明凝胶电解质具有较好的离子导电率,在超级电容的应用领域有一定的潜捎贸砘冉夥ㄔ贑薄膜上沉积魑8春喜牧嫌τ糜诔兜容的电极,循环伏安测试结果表明,无论在液体电解质还是凝胶电解质中,复合电极的可逆性较好,表现出了典型的双电层电容和法拉第准电容特性。文中讨论了斡氲难趸乖姆从恚⒏荼鹊缛莺湍芰棵芏鹊募扑憬峁知,与谘烦粱下表现出了最优化的协同效应,复合电极的电化学性能最佳。交流阻抗谱分析结果同样表明,沉积备春系缂ň哂凶低的界面电荷传递电阻,有利于离子迁移及在械耐眩豆獭H欢な间沉积后会导致戎卦龃螅佣档透春系缂ǖ牡嫉缧院捅缺砻婊生清洁能源引起了越来越多的关注。于是,如何储存这些能量也成为了不容忽视珻薄性能。主要研究内容如下:力。年华东师范大学博士学位论文
关键词:碳纳米管,超级电容器,复合电极,金属氧化物闹薪樯芰艘恢中滦吞疾牧稀!J┑闹票阜椒ǎ⒗贸砘冉捎贸砘冉夥ǔ粱鼺隒薄膜复合,对于所得到的复合材料进行了电化学性能测试。研究结果表明,两组复合电极在液体和凝胶电解质巾的循环伏安曲线基本上呈现出了对称的近矩形形状,反映出良好的超级电容特性;而且在凝胶电解质巾样品还能维持较高的充放电电流密度,说明电极在其巾电化贝锏阶畲笾担怀粱奔浼绦龃笤虻贾翭。与啪劭粒增大,破坏型纯捉峁梗焕诶胱游郊把趸乖从Φ姆⑸致电容特性降低。究,结果表明复合电极中∧と阅芪滞唇峁梗圻量┛帕P∏蚁馇队碳管薄膜中,有利于活性物质的利用。在电化学性能测试中,复合电极同时表现出了双电层电容和法拉第准电容特性,反映了与聚吡咯的协同效应。,比电容及能量密度的变化趋势与循环伏安结果一致。和呢偷缛荽锏礁蟮谋鹊缛葜怠也会抑制氧化还原过程,减少赝电容。学性能表现稳定。此外,各组样品的比电容均随着沉积时间的增加而先增大后减小,在沉积没Ь酆戏ńň圻量┯隒春希魑3兜缛萜鞯牡缂ń醒比电容达到最大值痝。恒流充放电测试中电极表现出了良好的可逆充放电法使肫涓春希缁Р馐越峁砻鳎氪渴┗騔电极相比,复合电极具有理想的可逆充放电能力及超级电容性能,且能协同石墨烯的双电层电容年华东师范大学博士学位论文
甌.,..畐/琣琣,.餭,甶’,—.甌·.:甌珻—,甌—甶瓹
.../%,—琣瓾,琣瓹,..甌,痝瓽
篶甌瑂,年华东师范大学博士学位论文—甌/,,
轵同椭弓倒辜F版华辙乙媳珠营香桥滟上劫支懈屯上遏殷教授教技云坎教覆许薪彳磷易开龟定术物键强竞所孽芋盎韭基茳博士学位论文答辩委员会成员名单个阂职称单位备注姓名
第一章绪论课题研究背景及意义超级电容器又称电化学电容器或双电层电容器,它具有电阻小、寿命长、安全可靠、储能大等优点,是近十几年随着材料科学的突破而出王见的新型储能元件,其批量生产不过几年时间。世界著名科技期刊美国《探索》杂志年潞牛将超级电容器列为年世界七大技术发现之一,认为超级电容器是能量储存领域的一项革命性发展。进入二十一世纪,电力紧缺,煤炭、石油等能源日趋枯竭,对于全球经济运行和人类生活无疑产生了较大冲击。人们开始寻找更多的替代能源,关于如何利用太阳能、风能等这些可再生清洁能源也因此引起了越来越多的关注。于是,如何储存这些能量也成为了不容忽视的课题,因此超级电容器这类储能装置的研究显得尤为重要。超级电容器在储能机理上,它是高度可逆的,充放电循环寿命很长,且具有很大的电流,此外具有很宽的电压和