資源描述：
《自支撐碳基_過渡金屬氧化物復合電極及其全固態(tài)超級電容器的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、中圖分類號：O646論文編號：102870618-SZ061學科分類號：085204碩士學位論文自支撐碳基/過渡金屬氧化物復合電極及其全固態(tài)超級電容器的研究研究生姓名趙銘專業(yè)類別工程碩士專業(yè)領(lǐng)域材料工程指導教師梁彥瑜教授南京航空航天大學研究生院材料科學與技術(shù)學院二О一八年四月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMaterialsScienceandTechnologyResearchofSelf-supportedCarbonBased/TransitionMetalOxideC
2、ompositeElectrodeforAll-solid-state-supercapacitorsAThesisinMaterialsEngineeringByMingZhaoAdvisedbyProf.YanyuLiangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringApril,2018承諾書本人聲明所呈交的碩士學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京
3、航空航天大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編學位論文。(保密的學位論文在解密后適用本承諾書)作者簽名：日期：南京航空航天大學碩士學位論文摘要碳材料因其功率密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好和倍率性能優(yōu)異等特性，作為電極材料被廣泛研究并應(yīng)用于超級電容器。相對于碳材料提供的雙電層電容，金屬氧化物可以提供贗電容，其理論比容量高于碳材料數(shù)倍甚至數(shù)十倍。但是其也存在著穩(wěn)定性偏低和倍率性能較差等缺陷。如何結(jié)合兩種材料的優(yōu)勢制備出更好的電極材料是研究的熱點。同時液態(tài)超電容的易漏液的
4、缺陷也大大影響了它的應(yīng)用廣度。因此本論文旨在組裝一種全固態(tài)的超級電容器，其電極材料以碳基材料（石墨烯氣凝膠/苧麻衍生碳纖維）為基底擔載過渡金屬氧化物（CoO、MnCo2O4），固態(tài)電解質(zhì)則選用了PVA/KOH。具體研究內(nèi)容包括以下三個方面：（1）采用Hummer法制備的商業(yè)氧化石墨烯（GO）水溶液，加入抗壞血酸（Vc）、Co(OAc)2·4H2O及尿素，經(jīng)過一步水熱法制備出氮摻雜的碳基/金屬氧化物復合材料GA/CoO。主要探究單純還原氧化石墨烯、摻雜Vc以及摻雜CoO制得的電極材料的結(jié)構(gòu)與電化學性能。對比結(jié)果顯示，加入適量Vc有效改善材料的三維自支撐結(jié)構(gòu)，而加入少量的Co(OAc)2
5、·4H2O可以為GA摻雜CoO贗電容，有效改善其比電容性能而又不破壞其自支撐結(jié)構(gòu)。電化學測試表明其具有良好的超電容性能。在1A/g電流密度下，比容量達到222F/g，相比單純的GA提升了79F/g。（2）在上一章實驗的基礎(chǔ)上，引入錳源Mn(OAc)2·4H2O，原位水熱制備GA/MnCo2O4復合電極材料。該材料展現(xiàn)出更加優(yōu)異的電化學性能，1A/g的比電容值為289.2F/g，將電流密度提升到10A/g依然能夠保持152F/g。與此同時，還研究了液相混合流延、冷凍解凍以及電紡法制備的三種固態(tài)電解質(zhì)PVA/KOH，總結(jié)不同制備工藝的優(yōu)缺點。最后與GA/MnCo2O4組裝成全固態(tài)超級電容
6、器。其1.5V工作電壓下能量密度及功率密度達到15.98Wh/kg和2.7kW/kg。其自放電速率較慢，漏電流僅為42μA，且3000次循環(huán)充放電后容量依然保持在初始電容值。（3）為使得固態(tài)超電容獲得柔性，我們找到一種天然環(huán)保的生物質(zhì)材料苧麻纖維。利用真空抽濾將其預制成類薄膜狀纖維片，而后采用高溫碳化的方法制得柔性自支撐碳化基底。再利用水熱法制得RCF/MnCo2O4電極材料。結(jié)果顯示RCF/MnCo2O4具有良好的自支撐性及柔韌性。同時它的電化學性能優(yōu)異，在1A/g電流密度下達到329.6F/g，在20A/g的高電流密度下依然保持148F/g的比電容值，展現(xiàn)出較高的倍率性能。用其組
7、裝出的柔性全固態(tài)超級電容器，在1V的工作電壓下能量密度及功率密度達到6.75Wh/kg和1.8kW/kg。自放電速率較慢，漏電流僅為40μA，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性的同時也展現(xiàn)出良好的柔性。關(guān)鍵詞:超級電容器，自支撐，碳材料，贗電容，全固態(tài)，柔性I自支撐碳基/過渡金屬氧化物復合電極及其全固態(tài)超級電容器的研究AbstractCarbonelectrodematerialshavebeenwidelystudiedandappliedtosupercapacit
