生物质碳/过渡金属化合物复合材料的合成及其超电容性能研究

发布时间：2024-03-18 22:39

　　超级电容器以其超高的功率密度、超长的循环寿命及超快的充放电速度等优点成为备受关注的新型储能装置。电极材料作为决定超级电容器性能的关键组成部分是研究重点,碳材料作为最为常用的电极材料,降低其生产成本颇具经济效益。但单一组分的电极材料往往会因其自身的某些不足而制约其电化学电容性能。因此,制备复合材料以协同两种或多种材料的优点是目前研究的热点。本论文以生物质为碳前驱体,将生物质碳材料与廉价、无毒的过渡金属化合物复合而作为超级电容器的电极材料,以达到降低电极材料生产成本及改进电化学电容性能的目的。具体研究工作及结果如下:(1)以豆粕为前驱物,通过预碳化、活化煅烧两步制备了多孔碳(PCs),再通过水热法成功合成了碱式氧化锰/多孔碳复合材料(MnOOH/PCs)。研究结果表明:活化温度和活化剂KOH的用量对于所得多孔碳的电容性能有很大影响,当活化温度为900℃,预碳化豆粕:氢氧化钾=1:4时,所得多孔碳PC₄-900的比表面积可达2050 m² g^-1,电流密度为1 A g^-1,其比电容可达215.4 F g<...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1超级电容器的组成结构示意图

图1.1超级电容器的组成结构示意图[18]级电容器各组成部分的选择在决定了超级电容器的性能。超级电容器的分为水系电解液和有机电解液两大类。其中水系电解液又可分为酸、碱类，由于水的分解电压在1.2V左右，因此水系电解液超级电容器的工口在1V左右，而有机电解液主要是离....

图1.2超级电容器储能机理:(a)双电层电容；(b)赝电容[23]

图1.2超级电容器储能机理:(a)双电层电容；(b)赝电容[23]1.2.4超级电容器的应用及发展前景超级电容器具有超大的功率密度、超长的循环寿命、可快速充放电、高可靠性等优点，因此被广泛应用于新能源汽车、太阳能能源系统、风力发电系统、智能电网系统及其它各种电子设备等领域[....

图1.3碳材料形貌结构示意图：(a,b)活性炭；(c)石墨烯、石墨、碳纳米管及巴基球[60,61]

硕士学位论文减缓由于体积或结构变化引起的循环稳定性问题。因此，比表面积、孔径分颗粒尺寸是研究超级电容器电极材料三个十分重要的因素[54-57]。.3.1碳材料碳材料由于其资源丰富、来源广泛、廉价易得，且具有很高的电导率和电稳定性，非常大的比表面积，如活性炭的比表面积可达170....

图2.2PC4-850，PC4-900和PC4-950在扫速为50mVs-1的循环伏安曲线（a）；充放电电流为1Ag-1的充放电曲线（b）；交流阻抗图谱（c）；PC3-900，PC4-900和PC5-900在扫速为50mVs-1的循环伏安曲线（d）；充放电电流为1Ag-1的充放电曲线（e）；交流阻抗图

-20-图2.2PC4-850，PC4-900和PC4-950在扫速为50mVs-1的循环伏安曲线（a）；充放电电流为1Ag-1的充放电曲线（b）；交流阻抗图谱（c）；PC3-900，PC4-900和PC5-900在扫速为50mVs-1的循环....

本文编号：3931923