納米材料二氧化錳和氧化鋅在混合超級(jí)電容器中的研究.pdf

1、混合超級(jí)電容器是一種在性能方面集合了二次電池和超級(jí)電容器的各自優(yōu)點(diǎn)的新型儲(chǔ)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(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。本論文首先對(duì)混合超級(jí)電容器的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并就當(dāng)前的研究發(fā)展趨勢(shì)，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(cè)試對(duì)自己的研究思路進(jìn)行分析驗(yàn)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(duì)其進(jìn)行表征測(cè)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(fù)極組裝成氫離子型混合超級(jí)電容器，在1M硫酸鈉溶液中進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。由于負(fù)極活性材料具有含氮官能團(tuán)，該官能團(tuán)具有使負(fù)極析氫電位更負(fù)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(dá)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(jìn)行充放電，所具有能量密度可達(dá)到40.8mAh g-1。（這里g指的都是正負(fù)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(gè)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(jìn)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(cè)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(duì)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(fù)極材料，與正極活性碳材料組裝成鋰離子型混合超級(jí)電容器，在