文档介绍：西华大学
硕士学位论文
超级电容器电极材料的研究
姓名:庄凯
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:梁逵;丁士华
20060501
超级电容器电极材料的研究水性溶液中,活性炭比电容达恚次循环后容量仅衰减ァL致哿嗽研究生:庄凯指导老师:梁逵丁士华摘要材料加工工程专业超级电容器是介于传统静电容和电池之间的一种新型储能元件,具有高能量密度、高功率密度、循环寿命长、污染小等特点。超级电容器在通讯、电子、铁路、航空、航天以及军事等领域都具有极其广泛的用途。超级电容器广泛的应鯦跃昂途薮蟮那痹谏桃导壑凳艿搅烁鞴翱蒲谢沟墓惴汗刈ⅰ3咳萜鞯难芯恐饕<性诙愿咝阅艿缂ú牧系闹票干稀1疚牡闹饕9ぷ饔校焊比表面积活性炭的制备:掺杂稀土金属氧化物、碳纳米管的氧化镍电极材料的制备:掺杂稀土金属氧化物、碳纳米管的氢氧化镍电极材料的制备。论文的主要研究内容和创新点归纳如下:晕⒉ㄎH仍矗胖饰扪堂骸⑻炕俏T希琄为活化剂制备超级电容器用高比表面积活性炭电极材料。制备的活性炭具有典型的双电层效应。当胛扪堂喊:闹柿勘然旌希⒉ǚ分钟时,在腒捌料、活化剂和微波辐射时间、活化剂与无烟煤质量比等工艺参数对活性炭比菁俺浞诺缧阅艿挠跋臁曰С恋矸ㄖ票赋鯪粉末,并在沉淀过程中掺杂、、偻ü却淼牡絅粉末,对比考察了未掺杂的缂ú牧嫌氩粼的缂ú牧系牡缛萏匦浴7直鸩粼腘电极材料在/腒水性溶液中,电容量有了较大的提高,分别达到痝、痝:同时,循环稳定性也有较大的改善,%。掺杂腘电极材料在同等测试条件下,比电容量有一定的提高,西华大学硕士学位论文
曰С恋矸ㄖ票赋霾粼觕的勰疾炝薔超级电容器的内阻有了较大的降低,当粼恿课ナ蹦谧杞作为超级电容器电极材料的电容特性。在/腒水性溶液中,掺杂%那庋趸缂ú、痝。氢氧化镍/活性炭超级非对称电容器具有良好的充放电性能,但是容量衰减较快,窝饭笕萘糠直鹚ゼ趿%、.ァK孀挪羧肓康脑黾樱鬰的超级电容器的内阻逐渐增大,而掺某兜缛萜髂谧柚鸾ソ档停羧%某兜缛萜鞯哪谧杞鲇。关键词:超级电容器,微波,活性炭,氧化镍,氢氧化镍西华大学硕士学位论文
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第一章:,又称电化学电容器是一种介于蓄电池和传统介电质电容器之间的新型储能元件薄P畹绯厥峭ü电解质离子与电极之间的体相氧化还原反应来储存电荷,传统介电质电容器是通过电介质的极化来储存电荷,而超级电容器是通过电解质离子与电极之间的双电层效应或氧化还原反应实现电荷储存。.兜缛萜髟超级电容器按照原理分为双电层电容器和法拉第准电容器。.双电层电容器原理双电层电容器是根据所谓的界面双电层原理制成的。早在十九世纪末期德国物理学家亥姆霍兹图壕岢隽苏庵掷砺邸=缑嫠ǖ绮憷砺凼茄究固体与液体、固体与固体界面性质的一种理论。亥姆霍兹最早发现,插入电解液的金属,由于库伦力、分子间作用力兜禄A或原子间作用力布哿的作用,使金属表面出现稳定、符号相反的两层电荷,此电荷层称为双电层实绩上,双电层的结构并不像亥姆霍兹所认为的那样紧密。由于离子或分子的热运动,往往具有一定的分散性。正如后来斯特恩赋龅哪茄ǖ层的结构是由紧密双电层和分散双电层两部分组成的。根据双电层理论,金属表面的静电荷将从溶液中吸附部分不规则分配的离子,使它们在电极/溶液界面的溶液一侧,离电极一定距离排成一排,形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层S捎诮缑嫔洗嬖谝桓鑫焕荩讲愕绾啥疾能越过边界彼此中和,因而存在电容量。为形成稳定的双电层,必须采用不和电解液发生化学反应和电化学作用的导电性能良好的电极材料,还应施加直流电压,促使电极和电解液界面产生双电层。由此可见,双电层电容的大小与电极电位和比表面积的大小有关。因而可以通过提高电极电位和增大电极比表面积米提高双电层电容。图为双电层电容器原理图。西华大学硕士学位论文
秽在电极活性物质中,随着存在法拉第电荷传递的电化学过程的进行,,充放电行为类似于电容器,而不居诙蔚绯兀煌ξ#ɑ缂系牡缪褂氲缌考负醭氏咝怨叵担当电压与时间呈线性关系/时,电容器的充放电流为一恒定值4斯涛6ρЭ赡婀蹋攵蔚绯夭煌刖驳缙骼嗨啤7ɡ电容和双电层电容区别在于:双电层电容在充电过程需消耗电解液,而法拉第电容在整个充放电过程中电解液的浓度保持相对稳定。法拉第准电容不仅在电极表面产生,而且还可在电极内部产生,因而可以获得比双电层电容器更高的电容量和能量