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1、碩士學(xué)位論文基于固體電解質(zhì)LATP制備全固體超級(jí)電容器的研究作者姓名陳逸煉學(xué)科專業(yè)微電子學(xué)與固體電子學(xué)指導(dǎo)教師胡星副教授所在學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院論文提交日期2018年4月Fabricationandcharacteristicsofall-solid-statesupercapacitorbasedonLATPsolidelectrolyteADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenYilianSupervisor：Prof.H
2、uXingSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號(hào)：學(xué)校代號(hào)：10561學(xué)號(hào)：201520115971華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于固體電解質(zhì)LATP制備全固體超級(jí)電容器的研究作者姓名：陳逸煉指導(dǎo)教師姓名、職稱：胡星副教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科專業(yè)名稱：微電子學(xué)與固體電子學(xué)研究方向：固體電介質(zhì)及應(yīng)用電子技術(shù)論文提交日期：2018年05月29日論文答辯日期：2018年05月30日學(xué)位授予單位：華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期：年月日答辯委員會(huì)成員：主席
3、：凌志遠(yuǎn)委員：胡星李屹摘要能源短缺與環(huán)境污染問(wèn)題是人類進(jìn)入新世紀(jì)后的兩大挑戰(zhàn)，新型儲(chǔ)能設(shè)備成為各國(guó)研究的重點(diǎn)。然而，為了保證電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率，商業(yè)化的儲(chǔ)能設(shè)備普遍采用液體電解質(zhì)，使得儲(chǔ)能設(shè)備存在電解液泄露以及爆炸等隱患，而采用固體電解質(zhì)替代液體電解質(zhì)可以有效解決此類問(wèn)題。超級(jí)電容器以其高容量、高功率密度、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)被廣泛關(guān)注，基于固體電解質(zhì)的全固體超級(jí)電容器具有很大應(yīng)用前景。本文采用固相反應(yīng)法一步合成Li1.3Al0.3Ti1.7P3O12(LATP)固體電解質(zhì)，通過(guò)添加助燒劑提高其各項(xiàng)性能，并
4、設(shè)計(jì)出碳填充三維連通電極結(jié)構(gòu)獲得層狀結(jié)構(gòu)全固體超級(jí)電容器，并對(duì)其結(jié)構(gòu)、性能等進(jìn)行研究。主要內(nèi)容如下：采用固相反應(yīng)法合成單相LATP固體電解質(zhì)，通過(guò)采用聚磷酸銨(APP)替代NH4H2PO4作為PO4前驅(qū)體，一步合成反應(yīng)產(chǎn)物，避免傳統(tǒng)合成方法繁瑣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程；添加助燒劑LiMnPO4(LMP)改善LATP陶瓷的燒結(jié)特性、力學(xué)特性和化學(xué)穩(wěn)定性等，且反應(yīng)動(dòng)力學(xué)結(jié)果顯示高溫下LATP與LMP化學(xué)兼容。在助燒劑添加量為2%，燒結(jié)溫度為825°C時(shí)，密度達(dá)到了最大，同時(shí)，其維氏硬度也達(dá)到最大的473HV，離子電導(dǎo)
5、率-4-1也同時(shí)獲得最高值(4.9×10Scm)。通過(guò)電化學(xué)阻抗和循環(huán)伏安測(cè)試，對(duì)單層致密電解質(zhì)的等效電路進(jìn)行了分析，擬合結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，結(jié)果表明電解質(zhì)/電極界面存在著典型的雙電層界面電容行為，有望用于制備超級(jí)電容器。設(shè)計(jì)并制備了碳填充多孔電解質(zhì)/致密電解質(zhì)/碳填充多孔電解質(zhì)的三明治結(jié)構(gòu)全固體超級(jí)電容器，并進(jìn)行了電化學(xué)性能測(cè)試。通過(guò)將添加助燒劑的LATP粉和未添加助燒劑的LATP粉壓在一起燒結(jié)，獲得了多孔/致密層狀陶瓷；通過(guò)在多孔陶瓷內(nèi)填充聚酰亞胺溶液，并真空熱處理，獲得了碳填充多孔電解質(zhì)；壓汞
6、儀分析證明了碳填充多孔陶瓷后，平均孔徑下降、孔隙率下降，表明碳獲得了有效的填充，但填充率仍有很大的改善-1-2空間。層狀超級(jí)電容器在2mVs下具有較大的面積比電容：0.13Fcm，且經(jīng)過(guò)600次循環(huán)后，容量仍剩余91%。將來(lái)工作中仍需要合理的設(shè)計(jì)孔結(jié)構(gòu)分布，提高碳填充率，改善電極與固體電解質(zhì)接觸，以提高電容器的容量以及放電倍率特性。關(guān)鍵詞：超級(jí)電容器；固體電解質(zhì)；LATP；層狀陶瓷IAbstractEnergyshortageandenvironmentalpollutionaretwomajorc
7、hallengesforhumanityafterenteringthenewcentury.However,commercializedenergystoragedevicesmostlyuseliquidelectrolytestomaintaintheirhighionicconductivity,whichcausestheinherenthazardsofleakagesand?re.Theuseofasolidelectrolyteinsteadofaliquidelectrolytec
8、aneffectivelysolvesuchproblems.Supercapacitorshaveattractedwideattentionduetotheiradvantagesofhighcapacity,highpowerdensityandlongcyclelife.All-solid-statesupercapacitorsbaseonsolidelectrolytehavegreatpotential.Inpresentthesis,asingleph
