收藏本站
《中南大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于超级电容器用的四氧化三钴的形貌可控制备及性能研究

李艳华  
【摘要】:论文综述了超级电容器的特点、应用和电极材料的最新研究进展,同时也对Co3O4的形貌可控与性能应用等方面进行了全面综述,研究了基于超级电容器用的四氧化三钻的形貌可控制备及性能。论文的主要内容如下: (1)RuO2具有高的比容量,但高昂的价格限制了它在超级电容器中的应用。通过喷雾法首次制备了具有不同RuO2含量的RuO2/Co3O4复合薄膜,并将其用于超级电容器中,以降低RuO2的用量。研究表明:在充放电电流密度为0.2Ag-1时,纯CO3O4、15.5% RuO2复合物、35.6%RuO2复合物和62.3%RuO2复合物的比电容分别为394±8,453±9,520±10和690±14 Fg-1。其中62.3% RuO2复合物的比电容值与文献报道的纯RuO2 (720 F g-1)相接近,降低了RuO2的用量。比较研究发现:在各种电流密度下,62.3% RuO2复合物具有最大比电容;35.6%RuO2复合物不仅在电流密度为0.5,1.0,1.5和2.0 Ag-1时具有最大的来自RuO2贡献的比电容(CspRuO2),而且当电流密度从0.2增大到2.0 Ag-1时具有最高的比电容保持率(46.3±2.8%)。在充放电电流密度为0.2Ag-1时,62.3%RuO2复合物中来自RuO2贡献的比电容值为869±23 Fg-1,高于文献报道的纯RuO2的比电容值(720 Fg-1)。 (2)孔状过渡金属氧化物由于具有好的电容性能而用作超级电容器电极材料。然而,研究者仅合成单一孔径的电极材料。与单一孔径的材料相比,多级孔状材料,由于通过材料的质量传输特性的提高和保持细孔的比表面积,其性能有所改善。论文首次通过聚苯乙烯胶态球和聚乙二醇作模板制备了介孔/大孔Co3O4超级电容器电极材料。为了比较研究,在相同情况下,制备了无孔Co3O4和介孔Co3O4电极。研究表明:在各种电流密度下,介孔/大孔Co3O4电极比无孔Co3O4和介孔Co3O4电极的比电容都大。在电流密度为0.2 Ag-1时,介孔/大孔Co3O4电极的比电容为453Fg-1,是目前孔状Co3O4超级电容器材料中最高比电容值。另外,当电流密度由0.2增加到1.0Ag-1时,介孔/大孔Co3O4电极具有最大的比电容保持率,这说明了介孔/大孔Co3O4电极更适合高速充放电。本研究还提供了一种简单而有效的方法制备用于超级电容电极材料的介孔/大孔过渡金属氧化物。 (3)粉末状Co3O4超级电容器材料在制备电极材料过程中须与导电剂和粘结剂混合在一起。绝缘的粘结剂的使用会导致电极材料内部电阻的增加。论文通过化学沉积法制备了Co3O4薄膜。SEM显示Co3O4薄膜由像球形一样的粗糙表面粒子组成,并且在粒子中存在孔状结构。电化学研究表明:在电流密度为0.2 Ag-1时,Co3O4薄膜具有最大的比电容值为227 Fg-1,这个值大于喷雾沉积法制备的Co3O4薄膜比电容值(74 Fg-1)和连续的离子层吸附与反应法制备的Co3O4薄膜比电容值(165 Fg-1)。当电流密度增加到1.4Ag-1时,其比电容值为152Fg-1。当电流密度由0.2增加到1.4Ag-1,比电容保持率为67%。与其他方法相比,该方法具有成本低,反应条件温和和能沉积大面积薄膜。 (4)考虑到化学浴沉积法制备的Co3O4薄膜用于超级电容器材料时,在大电流密度下的比电容保持率不高,尚需进一步提高。采用了电沉积法制备了Co(OH)2薄膜,然后煅烧Co(OH)2薄膜制备了Co3O4薄膜,并对其电容性能进行了研究。研究表明:在电流密度为0.2 Ag-1时,Co(OH)2薄膜电极,200℃和300℃煅烧Co(OH)2后所得Co3O4薄膜电极的比电容值分别为153.4,150.4和129.1 F g-1。当电流密度从0.2增加到1.0Ag-1时,三种薄膜电极的比电容保持率大于97%;当电流密度增加到2.0 A g-1时,三种薄膜电极中比电容保持率最低值大于88%。这些数值远大于化学浴沉积Co3O4薄膜的电容保持率(67%) (5)以葡萄糖为前驱物,采用水热法合成了胶态碳球,然后利用胶态碳球制备了多层包覆的新型复合材料—Co3O4/CoO/Co/石墨材料。此复合材料与其他研究者采用类似方法制备的物质相比具有完全不同的结构,它们是由多层不同物质组成的球形结构,其最外层是Co3O4,第二层是CoO,第三层是Co,最里面一层是石墨。采用循环伏安和恒电流充放电等方法对Co3O4/COO/CO/石墨的电化学性能进行了测试。研究表明:该材料的电容行为是由氧化还原反应所产生的法拉第赝电容和双电层电容组成,其比电容为25.2 Fg-1,比纯Co3O4的低,但电势窗口为-1.0-0.46V,比纯Co3O4的大。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 孟庆函,刘玲,宋怀河,凌立成;超级电容器用复合炭极板电极的电化学性能[J];电源技术;2004年07期
2 ;Maxwell高性能‘D-CELL’超级电容器,满足汽车和工业市场需求[J];电子产品世界;2006年18期
3 汪形艳,王先友,黄伟国;超级电容器电极材料研究[J];电池;2004年03期
4 张治安,杨邦朝,邓梅根,胡永达;超级电容器氧化锰电极材料的研究进展[J];无机材料学报;2005年03期
5 刘宝华;;中上:剑走超级电容[J];中国汽车界;2009年07期
6 焦其军;;发挥超级电容器和蓄电池在电动车中的作用[J];汽车与配件;2010年22期
7 谢振明;;立足国家级科技强市建设 争创绿色能源结构孵化基地——关于宁波市研发和生产超级电容器的建议[J];宁波节能;2010年03期
8 本刊编辑部;崔大山;;高能镍碳超级电容器 中国首创的电动车新电源[J];时代汽车;2011年09期
9 刘志祥,张密林,闪星,董国君;千法级超级电容器的制备[J];电源技术;2001年05期
10 王晓峰,王大志,梁吉;20伏高电压型碳纳米管超级电容器的研制[J];电子学报;2003年08期
11 张治安,杨邦朝,胡永达,汪斌华;超级电容器氧化锰电极电容特性研究[J];材料热处理学报;2005年02期
12 王大伟;成会明;;超级电容器电极材料研究新进展[J];科学通报;2008年08期
13 屈伟平;林燕;;智能电网中的超级电容技术[J];电器工业;2009年11期
14 纪秀磊;;能源储存之二——超级电容器[J];中学生数理化(八年级物理)(配合人教社教材);2011年03期
15 张熊;马衍伟;;纳米电极材料在高性能超级电容器中的应用进展[J];新材料产业;2011年04期
16 张宝宏,刘彦芳,李会娟;Ag_2O超级电容器的研究[J];应用科技;2004年10期
17 苏凌浩,范少华;物理化学综合实验设计——纳米MnO_2作为超级电容器电极材料的研究[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2004年04期
18 刘鹿生;;超级电容器挑战电信的电池[J];电力电子;2004年05期
19 张治安,杨邦朝,邓梅根,胡永达,汪斌华;超级电容器纳米氧化锰电极材料的合成与表征[J];化学学报;2004年17期
20 王晓峰;碳纳米管超级电容器的研制和应用[J];电源技术;2005年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王宇;雷军鹏;朱用;敬春梅;胡敏艺;闫忠强;;基片预处理及电沉积电流密度对超级电容器用二氧化锰薄膜性能影响[A];低碳经济条件下重有色金属冶金技术发展研讨会——暨重冶学委会第六届委员会成立大会论文集[C];2010年
2 魏玮;黄小彬;唐小真;;一种无定形水合二氧化锰/微多孔碳球复合物作为超级电容器电极材料[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
3 姜训勇;张磊;孙立伟;刘庆锁;陆翠敏;;低内阻碳纳米管超级电容器研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第5分册)[C];2010年
4 代红蕾;田艳红;;循环伏安法合成聚苯胺膜用于超级电容器电极的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
5 王贵欣;冯永成;周固民;瞿美臻;张伯兰;于作龙;;碳纳米管在超级电容器中的应用[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
6 单既成;陈维英;;超级电容器与通信备用电源[A];通信电源新技术论坛——2008通信电源学术研讨会论文集[C];2008年
7 孙玥;彭乔;刘不厌;;超级电容器MnO_2微米球的制备及其电化学性质[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
8 王贵欣;袁荣忠;周固民;瞿美臻;冯永成;于作龙;;CNTs/LiNi_(0.8)Co_(0.2)O_2复合材料在超级电容器中的应用[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2003年
9 王桂玲;杜建平;张莹;邵光杰;;Co掺杂对二氧化锰超级电容器材料表面形貌的影响[A];中国化学会第28届学术年会第10分会场摘要集[C];2012年
10 王贵欣;周固民;瞿美臻;江奇;王国平;冯永成;张伯兰;于作龙;;两种碳纳米管在超级电容器中的应用[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赵文;超级电容器:正在升起的新兴行业[N];科技日报;2004年
2 本报记者 彭友 石丽晖;深圳惠程拟参与组建新能源公司[N];上海证券报;2009年
3 记者 过国忠 通讯员 陈培;我国研制出基于超级电容器的动态电压恢复器[N];科技日报;2011年
4 何永晋;我国有了“超级电容器”[N];科技日报;2000年
5 辽宁工学院 陈永真;超级电容器原理及电特性[N];中国电子报;2003年
6 昆明 兰得春;超级电容[N];电子报;2007年
7 记者 刘丽伟;森塬活性炭自主研发国内空白产品[N];朝阳日报;2010年
8 记者 金晓明;研究支持措施 推进超容产业[N];朝阳日报;2010年
9 李俊记者  王春;超级电容车到底新在哪?[N];科技日报;2006年
10 本报实习记者 薛飞;自主知识产权超级电容车“武装”公交线路[N];中国知识产权报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 宋金岩;混合型超级电容器的建模与制备研究[D];大连理工大学;2010年
2 吴洪鹏;石墨烯的制备及在超级电容器中的应用[D];北京交通大学;2012年
3 孟繁慧;基于新型纳米结构超级电容器材料的研究[D];山东大学;2013年
4 孙谊;碳基超级电容器单体性能相关理论与应用技术研究[D];北京交通大学;2013年
5 王新宇;超级电容器用新型电极材料的研究[D];中南大学;2011年
6 陈立锋;碳基复合材料的设计、规模化制备及其在超级电容器中的应用[D];中国科学技术大学;2013年
7 李琛;碳基超级电容器及其电气性能研究[D];大连理工大学;2013年
8 曲群婷;高性能混合型超级电容器的研究[D];复旦大学;2010年
9 李艳华;基于超级电容器用的四氧化三钴的形貌可控制备及性能研究[D];中南大学;2011年
10 高宇;超级电容器用新型高比表面积碳材料电化学性能研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑丽萍;碳化钙骨架碳的制备及其修饰在超级电容器中的应用[D];湘潭大学;2010年
2 刘凤丹;超级电容器电极制备工艺与纳米门炭电极材料研究[D];天津大学;2010年
3 杨艳静;超级电容器用纳米二氧化锰的制备及电化学性能研究[D];湘潭大学;2010年
4 唐丽;超级电容器用碳质多孔材料的制备及其电化学性能[D];华东理工大学;2011年
5 李媛;超级电容器电极材料的制备及其电化学性能的研究[D];沈阳理工大学;2010年
6 刘志祥;超级电容器相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
7 黄丛聪;超级电容器电极材料的制备及应用[D];山东理工大学;2010年
8 孙津清;添加不同导电剂对超级电容器性能的影响[D];天津大学;2010年
9 朱修锋;纳米MnO_2/C混合超级电容器的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
10 王磊;多肽纤维的制备以及石墨烯基超级电容器的制备及其电化学性能研究[D];西北大学;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978