本科毕业设计超级电容器电极材料的研究进展Word文档下载推荐.docx
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指导教师:
二O一三年六月
学士学位论文原创性声明
本人声明,所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
学位论文版权使用授权书
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导师签名:
超级电容器电极材料的研究进展
班级:
090126
指导老师:
摘要:
超级电容器是一种介于常规电容器与化学电池之间的一种新型储能元件,它具有很高的放电功率、法拉级别的超大电容量、较高的能量、较宽的工作温度范围、极长的使用寿命、免维护、经济环保等优点。
其中电极材料的性质和电解液的类型是影响超级电容器性能的关键因素。
如何提高电容器的电容值和能量密度是人们研究的重点。
本论文分别合成了具有不同空间结构的中孔炭材料和空心炭球,并将其应用于电极材料,期望从不同角度理解电极材料的微结构与超级电容器的电化学行为之间的关系;
在此基础上进一步将中孔炭与二氧化锰掺杂构造锰炭复合电极材料,以期通过赝电容效应提高超级电容器的比电容值。
为探讨不同形貌炭材料对超级电容器电极材料的影响,论文以二羟基苯甲酸和甲醛为原料,在醇溶剂中通过自组装法一步合成聚合物球,并在惰性气氛一F炭化得到颗粒尺寸不同,高比表面积的微纳米级炭球。
将聚合物球与Fe“溶液进行离子交换,在惰性气氛下炭化可得到具有石墨化结构的炭球。
经电化学测试发现炭球具有的微孔率越高,比表面积越大,材料的电化学性能越好。
并且本论文还介绍了超级电容器的发展状况、原理、应用及特点,归纳了超级电容器电极材料的研究进展.
关键词:
超级电容器;
发展原理;
应用综述
指导老师签名:
Theresearchprogressofsupercapacitorelectrodematerials
Studentname:
Class:
Supervisor:
Abstract:
Supercapacitorisacrossbetweenconventionalcapacitorsandchemistryanewenergystoragecomponentsbetweenbatteries,ithastheveryhighdischargepower,farahleveloflargecapacity,highenergy,wideworkingtemperaturerange,verylongservicelife,maintenancefree,economicandenvironmentaladvantages.Oneofthenatureoftheelectrodematerialsandelectrolytetypeisakeyfactorinfluencingtheperformancesofsupercapacitor.Howtoimprovethecapacitanceofcapacitorvalueandtheenergydensityisafocusinthestudyofpeople.Thispapersynthesizedrespectivelywithdifferentspatialstructureofholesinthematerialandthehollowcarbonball,andappliedtotheelectrodematerial,hopetounderstandfromdifferentanglesofsupercapacitorelectrodematerialmicrostructureandtheelectrochemicalbehavioroftherelationshipbetween;
Onthebasisofthefurtherinthehole
Keyword:
ThesupercapacitorDevelopmentoftheprincipleApplicationreview
SignatureofSupervisor
:
引言(绪论)…………………………………………………………………5
第一章超级电容器概述……………………………………………………6
1.1超级电容器的定义及特点…………………………………………………6
1.2超级电容器的发展…………………………………………………………7
1.3超级电容器的分类…………………………………………………………8
1.4超级电容器的结构…………………………………………………………10
1.4.1超级电容器的基本结构单元…………………………………………10
1.4.2超级电容器的组装……………………………………………………13
1.4.3超级电容器的结构设计………………………………………………13
第二章超级电容器的工作原理…………………………………………14
2.1双电层电容器的工作原理…………………………………………………14
2.2法拉第赝电容器的工作原理………………………………………………17
2.3超级电容器的性能指标及研究方法………………………………………17
2.3.1主要性能指标…………………………………………………………17
2.3.2主要研究方法…………………………………………………………17
2.4超级电容器的应用…………………………………………………………19
2.4.1电子行业………………………………………………………………20
2.4.2电动汽车与混合动力汽车……………………………………………21
2.4.3太阳能与风力发电……………………………………………………21
2.4.4军事领域………………………………………………………………22
2.4.5工业领域………………………………………………………………22第三章超级电容器电极材料………………………………………………23
3.1碳材料………………………………………………………………………24
3.1.1
碳材料的特点……………………………………………………24
3.1.2
碳材料的制备方法………………………………………………25
3.1.3
碳材料微观结构对电容性能的影响……………………………26
3.2
金属氧化物材料……………………………………………………………28
3.2.1
氧化钌……………………………………………………………28
3.2.2
氧化锰……………………………………………………………30
3.2.3
氧化钴……………………………………………………………32
3.2.4
氧化镍……………………………………………………………32
3.3
导电聚合物材料……………………………………………………………33
3.3.1
聚苯胺类…………………………………………………………33
3.3.2
聚吡咯类…………………………………………………………35
3.3.3
聚噻吩类…………………………………………………………36
3.4
复合电极材料………………………………………………………………37
3.4.1
碳/金属氧化物复合电极材料…………………………………37
3.4.2
金属氧化物/金属氧化物复合材料……………………………39
3.4.3
碳/导电聚合物复合材料………………………………………41
3.4.4
金属氧化物/导电聚合物复合材料……………………………42
第四章总结……………………………………………………………………44
参考文献…………………………………………………………………………46
致谢词……………………………………………………………………………51
引言(绪论):
伴随着人口的急剧增长和社会经济的快速发展,资源和能源同渐枯竭,生态环境同益恶化,为满足消费者的使用需求和环保要求,人们对动力电源系统提出了以下要求:
性能优良、寿命长、价格低廉、应用范围广泛等。
此外,随着人类科学技术的不断进步,对地球环境的保护也受到公众的同益关注,因此,人类社会正在抓紧对新能源的开发,储能设备的新应用领域也在不断扩大。
近几年出现的电化学电容器(Electrochemicalcapacitors)也称超级电容器
(Supercapacitors),它兼有物理电容器和电池的特性,能提供比物理电容器更高的能量密度,比电池具有更高的功率密度和更长的循环寿命,并且这种电容器己在工业领域实现产业化和实际应用。
如在考虑到环保需要而设计开发的电动汽车和复合电动汽车的动力系统中,若单独使用电池将无法满足动力系统的要求,然而将高功率密度电化学电容器与高能量密度电池并联组成的混合电源系统既满足了高功率密度的需要,又满足了高能量回收的需要。
高能量密度、高功率密度的电化学电容器正在成为人们研究的热点。
目前用于超级电容器的电极材料主要有:
炭材料,过渡金属氧化物和导电聚合物。
炭材料因其具有高比表面积、高的热稳定性、可控的孔径分布、耐腐蚀、价廉易得等特点被广泛的用作超级电容器的电极材料。
而氧化锰因其价廉低毒,能够提供高的赝电容值以及对环境友好等特点,近年来也受到广大科学工作者的青睐。
经过大量的研究发现,影响超级电容器电化学性能的主要因素为:
电极材料和电解液。
其中电极材料的比表面积、孔径分布、表面官能团以及微孔和中孔的比例是影响材料电化学性能的主要因素。
国内外科研人员已经在这方面做了很多研究,他们认为电容值与电极材料的比表面积呈线性关系,但是这一结论并不是在所有的情况下都成立,还应考虑到其它因素的影Ⅱ向。
然而对于孔深度、孔的空I’日J构型以及掺炭量对电极材料电化学性能影响的报道并不是很多,因此对这些影响因素进行研究,并制备出~种具有高比表面积、可控的孔径分布,且能表现出良好的电化学行为的电极材料已成为当今电容器发展的需求,并且可以为人们在选择电极材料过程中提供一个很好的参考。
所以超级电容器电极材料的制各及优化是一项很有意义的研究工作。
第一章超级电容器概述
1.1超级电容器的定义及特点
超级电容(supercapacitor),又叫双电层电容(ElectricalDoule-LayerCapacitor)、黄金电容、法拉电容,即通过外加电场极化电解质,使电解质中荷电离子分别在带有相反电荷的电极表面形成双电层,从而实现储能。
其储能过程
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- 本科 毕业设计 超级 电容器 电极 材料 研究进展
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