论文摘要
超级电容器是一种具有更高能量密度的新型储能元件。其显示出极好的可逆性和长的循环寿命,在世界范围内引起了极大关注。超级电容器的研究主要集中在高性能的电极材料和电极的制备上。本文选择廉价且环保的氧化锰和多壁碳纳米管作为电极材料,利用多种电化学测试方法和材料表征手段,系统研究了超级电容器的材料制备、工艺选择、电极制备、电容特性及影响因素。主要研究内容和创新点如下:1.首次利用水热法合成一种新型的向日葵花式MnO2三维结构,并对其形貌进行表征。通过改变水热反应工艺,制备出αγ-MnO2和不同形貌的β-MnO2。结果发现:β-MnO2的形貌和尺寸主要受反应物初始浓度的影响。利用循环伏安、恒流充放电和交流阻抗手段,比较了三种不同晶型的MnO2的电化学性能,首次探索了形貌对β-MnO2电容特性的影响。发现反应物初始浓度为3%时,得到片状β-MnO2,其具有明显的电容特性,比电容量最大。当充放电流为20mA时,电极在1mol/L Na2SO4电解液中的比电容量为78.9F/g。初始浓度为9%时,得到结晶度较高的β-MnO2棒,其电容特性最差,比电容量为36.8F/g。2.常温常压下,通过优化液相共沉淀法制备MnO2的反应工艺,得到无定型态的纳米MnO2,在扫速为5mV/s时,电极表现出很好的电容特性。电位窗口较宽为:-0.8-0.8V;电化学过程中的传荷电阻约为7.5?。通过比较水热法、中温固相法和化学共沉淀法得到MnO2的电化学性能发现,化学共沉淀法得到的无定形MnO2具有更优的电容特性。3.首次提出用真空方法制备超级电容器MWCNTs/MnO2复合电极材料,并进行工艺优化。研究发现,当充放电流为50mA时,电极在1mol/LNa2SO4电解液中的比容量高达516F/g。经过100次循环后,电容器仍保持良好的电容特性。而未经过真空处理的MWCNTs/MnO2复合电极的比容量为135F/g。
论文目录
摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 超级电容器的研究背景1.1.1 超级电容器的分类及工作原理1.1.2 超级电容器与传统电容器、电池的性能比较1.1.3 电极材料的研究进展1.2 本文的选题意义1.3 本论文研究内容第二章 实验方法和原理2.1 主要试剂和仪器设备2.1.1 主要试剂及原材料2.1.2 主要实验仪器2.2 电极材料的表征2.3 电极的制备2.4 电极的性能测试方法和原理2.4.1 实验装置2.4.2 循环伏安测试方法及其原理2.4.3 恒流充放电测试方法及原理2.4.4 交流阻抗实验2纳米电极材料的水热合成及电化学性能研究'>第三章 α、β、γ-MnO2纳米电极材料的水热合成及电化学性能研究3.1 粉体的制备和反应机理2 粉体的制备和反应机理'>3.1.1 α-MnO2粉体的制备和反应机理2 粉体的制备和反应机理'>3.1.2 β-MnO2粉体的制备和反应机理2 粉体的制备和反应机理'>3.1.3 γ-MnO2粉体的制备和反应机理3.2 结果和讨论2 的XRD 分析'>3.2.1 α、β、γ-MnO2 的XRD 分析2 形貌的影响'>3.2.2 反应物的初始浓度对β-MnO2形貌的影响2 生长机理的探讨'>3.2.3 片状和棒状MnO2生长机理的探讨2 电极的电容特性的影响'>3.2.4 形貌对β-MnO2电极的电容特性的影响2 电极循环伏安性能'>3.2.5 α-MnO2电极循环伏安性能2 电极循环伏安性能'>3.2.6 γ-MnO2电极循环伏安性能2 的循环伏安性能比较'>3.2.7 α、β、γ三种晶型MnO2的循环伏安性能比较3.3 本章小结2电极材料的电容特性'>第四章 液相化学沉淀法制备纳米 MnO2电极材料的电容特性2 粉末材料的制备'>4.1 MnO2粉末材料的制备4.2 结果与讨论4.2.1 XRD 分析4.2.2 SEM 分析2 电极材料电化学性能影响'>4.2.3 反应物滴加顺序对MnO2电极材料电化学性能影响2 电极材料电化学性能影响'>4.2.4 不同还原剂对MnO2电极材料电化学性能影响2 电极材料电化学性能影响'>4.2.5 超声辅助反应对MnO2电极材料电化学性能影响2 的电容特性比较'>4.2.6 不同合成方法所得MnO2的电容特性比较4.3 本章小结2复合电极的制备及电化学性能研究'>第五章 MWCNTs/MnO2复合电极的制备及电化学性能研究5.1 实验部分5.1.1 MWCNTs 的表面改性2 复合材料的制备'>5.1.2 MWCNTs/MnO2复合材料的制备5.2 结果与讨论5.2.1 混酸回流处理对MWNTs 电极性能的影响5.2.2 粒径对MWCNTs 电极电化学性能的影响2 复合电极材料阻抗性能的影响'>5.2.3 反应物滴加次序对MWCNTs/MnO2复合电极材料阻抗性能的影响2 复合电极的电化学性能影响'>5.2.4 MWNTs 粒径对MWCNTs/MnO2复合电极的电化学性能影响2 复合电极性能的影响'>5.2.5 真空处理对MWCNTs/MnO2复合电极性能的影响2 复合电极循环伏安性能影响'>5.2.6 超声处理对MWCNTs/MnO2复合电极循环伏安性能影响5.2.7 MWCNTs 添加量对复合电极循环伏安性能影响5.3 本章小结结论展望和设想参考文献致谢攻读学位期间发表及待发表的学术论文目录
相关论文文献
标签：超级电容器论文; 纳米二氧化锰论文; 多壁碳纳米管论文; 电容特性论文;
