氧化釕-石墨烯復合材料的制備及其超級電容器性能研究.pdf

1、超級電容器作為一種新型儲能裝置具有高放電比功率、優(yōu)異的瞬時充放電性能、循環(huán)壽命長等優(yōu)點。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,可作為無污染的小型后備電源應用更加廣泛。超級電容器所采用的電極材料是影響其性能的關鍵,為了提高其性能,首先要制備高能量密度、高功率密度、大比容量的電極材料。當前應用于商業(yè)化超級電容器的電極材料主要是以雙電層理論為儲能機理的活性炭材料和以氧化還原反應贗電容為儲能機理的金屬氧化物,其中金屬氧化物因其更高的能量密度及循環(huán)壽命而引起關注。

2、在金屬氧化物中,RuO2的優(yōu)勢極為突出,容量及循環(huán)壽命等特性是其它金屬氧化物所不能及的,但是價格昂貴,限制了其工業(yè)化應用和推廣
　　 石墨烯材料由于其獨特的物理化學性能引起科學家們的廣泛關注,將石墨烯材料制備成雙電層電容器電極,其特有的層狀結構有利于電解液在其內部迅速擴散,實現(xiàn)電子元件的瞬時間大功率充放電。本論文通過大量的資料調研,緊跟該領域的國際研究前沿,采用氧化還原法制備了石墨烯材料,膠體法制各了無定形氧化釕材料以及共沉淀法

3、合成了氧化釕/石墨烯納米復合材料,并將其應用于超級電容器中對其電化學性能進行研究,得出以下結論:
　　 1、以鈦片為集流體,石墨烯電極材料,在1 mol·L-1的H2SO4的電解液中,電化學性能測試表明,石墨烯電極材料具有明顯的雙電層電容特性,石墨烯電容器在0～1V的工作電壓內具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和功率特性。
　　 2、采用膠體法制備了無定形氧化釕材料,通過電鏡表征觀察,氧化釕材料顆粒較細,粒徑小于50nm,顆粒間有部分

4、團聚現(xiàn)象,通過電化學測試氧化釕材料具備較高的比容量,在1A/g的電流密度下首次放電比容量達802F/g。且循環(huán)壽命較好,經過3000次循環(huán)后比容量仍有416F/g
　　 3、采用共沉淀的方法合成了氧化釕/石墨烯納米復合材料,氧化釕與一定量的石墨烯復合后,氧化釕顆粒間的團聚明顯下降,復合后氧化釕的電化學性能得到較大提升,循環(huán)壽命與充放電穩(wěn)定性相比純氧化釕材料高出許多,純的氧化釕材料經過2000次循環(huán)充放電后,容量出現(xiàn)大幅下降,在復

5、合材料中,當石墨烯含量為5％時,復合材料表現(xiàn)出相當優(yōu)異的電化學性能,在2A/g的電流密度下,首次放電比容量為740F/g,經過8000次深度充放電循環(huán)后,容量仍能保持71%。
　　 4、以氧化釕為正極、石墨烯為負極組裝成混合電容器,當正負極質量比為1:4時,混合電容器具有較佳的比容量為50.7F/g。在1A/g的電流密度下,電容器的比能量和比功率分別為14.1Wh/kg和233.3W/kg。循環(huán)穩(wěn)定性出色,在2000次充放電循環(huán)