納米材料二氧化錳和氧化鋅在混合超級電容器中的研究.pdf

1、混合超級電容器是一種在性能方面集合了二次電池和超級電容器的各自優(yōu)點的新型儲能器件，具有高能量密度、高功率密度以及長循環(huán)壽命等優(yōu)點，具有較好的應(yīng)用前景。本論文首先對混合超級電容器的研究進展進行了綜述，并就當前的研究發(fā)展趨勢，提出了自己在這方面新的研究思路，然后通過電極材料制備、表征和電化學(xué)測試對自己的研究思路進行分析驗證。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下所示：
　　1.通過浸漬法制備出了二氧化錳和活性炭的復(fù)合材料，并對其進行表征測試，確定所制

2、備的二氧化錳為水鈉錳礦型α-二氧化錳，且二氧化錳很好的分散在活性炭材料的微孔結(jié)構(gòu)中。然后將二氧化錳與碳材料的復(fù)合材料作為正極與含氮高度有序介孔碳材料為活性物質(zhì)的負極組裝成氫離子型混合超級電容器，在1M硫酸鈉溶液中進行電化學(xué)測試。由于負極活性材料具有含氮官能團，該官能團具有使負極析氫電位更負的能力，另外正極材料的二氧化錳也具有使氧析出電位更正的能力，所以這大大提高了該電容器在水溶液中的工作電壓窗口，達到了2.1V。另外根據(jù)能量密度公式E=

3、1/2CU2可得，電壓窗口的增大，使得能量密度得到了較大的提升，在100mA g-1的電流密度下進行充放電，所具有能量密度可達到40.8mAh g-1。（這里g指的都是正負極的總質(zhì)量）另外，該電容器在100mA g-1充放電電流密度下循環(huán)了150個循環(huán)之后，容量基本保持不變，說明該電容器具有良好的電化學(xué)循環(huán)性能。
　　2.通過水熱法制備出了納米花球氧化鋅，并通過800℃的高溫煅燒獲得高度晶化的納米氧化鋅，然后利用多巴胺在高度晶化納

4、米氧化鋅表面進行自聚包覆再碳化，從而獲得高度晶化納米氧化鋅與碳材料的復(fù)合材料。通過表征測試可知，所制備的高度晶化納米氧化鋅是一種顆粒尺寸在50-200nm的粒狀六邊纖維鋅礦氧化鋅，不僅成功的載入到聚多巴胺碳化后所得到的導(dǎo)電碳材料中，而且納米氧化鋅的顆粒大小以及結(jié)晶度基本保持不變。另外，對分別將高度晶化納米氧化鋅和高度晶化納米氧化鋅與碳的復(fù)合材料與鋰片組裝做成半電池，以及將它們作為負極材料，與正極活性碳材料組裝成鋰離子型混合超級電容器，在