静电纺纳米纤维基复合材料的制备及其超级电容器电极性能研究
发布时间：2021-12-25 10:27
人类社会发展对化石燃料的高度依赖,引发了能源短缺、环境污染和气候变暖等一系列问题。为了改善这种局面,人们越来越重视对环境友好、可持续能源的利用,以及高效的能源转化和储存设备的开发。在众多储能设备中,超级电容器由于具备充放电速率快、循环寿命长、功率密度大以及环保安全等优点被研究者们所青睐。而电极材料作为超级电容器的重要组成部分,其组分和结构设计与超级电容器的电化学性能息息相关,因而成为了近年来的研究热点。从结构上看,纳米材料的出现为电极材料的发展寻找到了新的突破点,其中,一维静电纺纳米纤维因具有较高比表面积和较大长径比,有利于促进电子传输和离子扩散,而成为一种可塑性很强的结构类型。从其成分来看,除了碳材料、金属氧化物和导电聚合物等较为典型的电极材料外,金属硫化物/硒化物/磷化物、金属有机骨架化合物（MOF）和MXene等一系列电极材料也展现出巨大潜力。然而,单一材料在某些方面所呈现出的局限性,促使不同材料间的复合成为了构筑高性能电极材料的必然趋势。本论文以纳米纤维基复合材料为研究对象,将一维静电纺纳米纤维作为基底与多种赝电容材料进行复合,并通过对材料活性组分及形貌结构的调控,对电极材料的...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同储能设备能量密度与功率密度的比较图
吉林大学博士学位论文6所展现的不同电化学性能优势可以发挥协同作用，有利于增强混合超级电容器的功率密度、能量密度以及循环稳定性能。因此，相比于双电层电容器和赝电容器，混合型超级电容器通常展现出更高的功率密度和能量密度。与此同时，混合超级电容器的功率密度与传统电容器相比较低，但仍能达到燃料电池和二次电池功率密度的上限。Figure1.4Schematicdiagramofahybridsupercapacitor.CitedfromRef.[20].图1.4混合电容器的示意图。1.1.3超级电容器性能参数及影响因素电极、电解质、隔膜和集流体是超级电容器的主要组成部分。超级电容器的电化学性能与各部分的选择和相互之间的连接有相关，受电极材料和电解质性能的影响最大。电化学性能测试体系大致分为两种：三电极测试体系和两电极测试体系。其中，三电极测试体系更适用于探究电极材料的电化学性能，而两电极测试体系与实际的超级电容器设备更为接近。两种测试体系所包含的测试主要有：循环伏安（CV）测试，恒流充放电（GCD）测试，以及电化学阻抗谱（EIS）测试。通过对时间、电流和电压的探测并按照相应的计算公式可以获得衡量超级电容器性能的一系列指标，如比电容、倍率性能、电化学阻抗、能量密度、功率密度、循环稳定性、库伦效率等。Figure1.5详细展示了超级电容器的重要性能指标、测试途径以及影响因素。其中，能量密度、功率密度和循环稳定性是评价超级电容器实际应用价值的重要指标。1.1.3.1能量密度和功率密度
超级电容器的主要性能参数、测试方法和主要影响因素
【参考文献】：
期刊论文
[1]2050年能源形势综合研判与油气企业策略分析——基于国内外权威机构能源展望报告的综合分析[J]. 李天杨,田成坤,曹斌,张军贤,吴浩筠. 国际石油经济. 2019(11)
[2]共价有机框架在能源存储及转化中的研究进展[J]. 彭正康,丁慧敏,陈如凡,高超,汪成. 化学学报. 2019(08)
[3]金属有机框架材料在超级电容器中的应用研究进展（英文）[J]. 赵昱颉,刘金章,Michael Horn,Nunzio Motta,胡明俊,李岩. Science China Materials. 2018(02)
[4]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai. National Science Review. 2017(03)
[5]新型多孔Co3O4/CuO纳米片的制备及其超级电容器的性能（英文）[J]. 张水蓉,胡志彪,刘开宇,刘艳珍,何方,谢清亮. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(12)
[6]静电纺丝法制备的钴酸镍微米带的磁性以及电化学性能(英文)[J]. 朱福良,赵景新,程永亮,李海宝,阎兴斌. 物理化学学报. 2012(12)
[7]静电纺丝制备多孔碳纳米纤维及其电化学电容行为[J]. 张校菠,陈名海,张校刚,李清文. 物理化学学报. 2010(12)
本文编号：3552286
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：147 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同储能设备能量密度与功率密度的比较图
吉林大学博士学位论文6所展现的不同电化学性能优势可以发挥协同作用，有利于增强混合超级电容器的功率密度、能量密度以及循环稳定性能。因此，相比于双电层电容器和赝电容器，混合型超级电容器通常展现出更高的功率密度和能量密度。与此同时，混合超级电容器的功率密度与传统电容器相比较低，但仍能达到燃料电池和二次电池功率密度的上限。Figure1.4Schematicdiagramofahybridsupercapacitor.CitedfromRef.[20].图1.4混合电容器的示意图。1.1.3超级电容器性能参数及影响因素电极、电解质、隔膜和集流体是超级电容器的主要组成部分。超级电容器的电化学性能与各部分的选择和相互之间的连接有相关，受电极材料和电解质性能的影响最大。电化学性能测试体系大致分为两种：三电极测试体系和两电极测试体系。其中，三电极测试体系更适用于探究电极材料的电化学性能，而两电极测试体系与实际的超级电容器设备更为接近。两种测试体系所包含的测试主要有：循环伏安（CV）测试，恒流充放电（GCD）测试，以及电化学阻抗谱（EIS）测试。通过对时间、电流和电压的探测并按照相应的计算公式可以获得衡量超级电容器性能的一系列指标，如比电容、倍率性能、电化学阻抗、能量密度、功率密度、循环稳定性、库伦效率等。Figure1.5详细展示了超级电容器的重要性能指标、测试途径以及影响因素。其中，能量密度、功率密度和循环稳定性是评价超级电容器实际应用价值的重要指标。1.1.3.1能量密度和功率密度
超级电容器的主要性能参数、测试方法和主要影响因素
【参考文献】：
期刊论文
[1]2050年能源形势综合研判与油气企业策略分析——基于国内外权威机构能源展望报告的综合分析[J]. 李天杨,田成坤,曹斌,张军贤,吴浩筠. 国际石油经济. 2019(11)
[2]共价有机框架在能源存储及转化中的研究进展[J]. 彭正康,丁慧敏,陈如凡,高超,汪成. 化学学报. 2019(08)
[3]金属有机框架材料在超级电容器中的应用研究进展（英文）[J]. 赵昱颉,刘金章,Michael Horn,Nunzio Motta,胡明俊,李岩. Science China Materials. 2018(02)
[4]Carbon-based supercapacitors for efficient energy storage[J]. Xuli Chen,Rajib Paul,Liming Dai. National Science Review. 2017(03)
[5]新型多孔Co3O4/CuO纳米片的制备及其超级电容器的性能（英文）[J]. 张水蓉,胡志彪,刘开宇,刘艳珍,何方,谢清亮. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(12)
[6]静电纺丝法制备的钴酸镍微米带的磁性以及电化学性能(英文)[J]. 朱福良,赵景新,程永亮,李海宝,阎兴斌. 物理化学学报. 2012(12)
[7]静电纺丝制备多孔碳纳米纤维及其电化学电容行为[J]. 张校菠,陈名海,张校刚,李清文. 物理化学学报. 2010(12)
本文编号：3552286
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