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活性石墨烯的制备及其电化学电容特性的研究_李萍
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你可能喜欢高能量密度水相杂化电容器的构建及性能优化--《大连理工大学》2010年硕士论文
高能量密度水相杂化电容器的构建及性能优化
【摘要】：
超级电容器具有功率密度高,等效内阻低和循环寿命长等优点,填补了传统电容器和电池在能量存储性能上的空缺。从环保和经济的角度出发,制备高能量密度水相超级电容器是目前研究的热点。氧化锰-炭杂化电容器具有低成本,低毒,环境友好等优点,是一种理想的绿色储能元件。利用过电势的互补,锰-炭杂化电容器在水相电解液中具有2V稳定工作窗口。根据能量密度公式：E=CV2/2,提高电容器的比电容值能够有效提高能量密度。
本论文从改善电极材料电容行为和优化杂化模型两个角度出发来提高水相杂化电容器的电荷存储性能。本实验采用二氧化锰／炭复合正极和炭负极,建立了一种新型的AC-MnO2
AC杂化电容器。通过引入正极活性炭,电容器实现了对称电容行为和不对称电容行为的杂化。测试结果进一步证明了正极炭材料,具有电容活性物质和导电剂双重作用。在0-1.1 V电压范围内通过与炭材料负极组成并联回路提高电容器电容值并降低体系内阻。在2500次循环后,AC-MnO2
AC杂化电容器的比电容值衰减≈5%,能量密度和功率密度分别为18.2 Wh kg-1和10.1 Wkg-1。
对于电极材料的改进,论文首先对负极材料多孔炭进行了结构改性。采用磷酸活化的方法以含氮聚合物为前躯体制备具有含氮官能团的高微孔比例炭材料。磷酸的浓度和用量影响了炭材料的织构参数。当磷酸浓度为60%,加入量为1.3(磷酸与前躯体质量比)时,合成的多孔炭具有最高的比电容为240 F g-1。同时,多孔炭表面存在含氮官能团,加强了离子在炭材料孔道内传输,改善了炭材料的倍率性能。
进一步探讨二氧化锰晶体结构对于电化学行为的影响,对正极二氧化锰进行了结构改进。论文采用液相沉淀法和水热法,通过改变溶剂性质和热处理的方法改变二氧化锰晶体结构。在液相沉淀反应中,改变溶剂中支撑阳离子浓度,能够增加2×2孔道数量从而增加氧化锰的赝电容活性位。在350℃热解处理液相沉淀产物能够合成具有较好晶体结构的a-Mn02,它具有良好的倍率性能。其循环伏安曲线测试在100 mV s-1速率下仍保持下矩形特征。而利用水热反应体系合成了具有不同晶相的二氧化锰,比较其比电容值α-MnO2δ-MnO2γ-MnO2β-MnO2.
综上所述,本论文从提高孔体积和赝电容活性位两个方向出发,合成了具有高比电容和较好倍率特性的电极材料。进一步建立AC-MnO2
AC杂化电容器体系,明确了复合材料正极中炭的电化学作用并且为炭基复合电极提供了新的应用平台。本论文通过材料优化和电容器结构改进,获得了较高的能量密度和功率密度的水相电容器。
【关键词】：
【学位授予单位】：大连理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TM53【目录】：
Abstract5-10
1 文献综述11-29
1.1 超级电容器的原理及结构11-17
1.1.1 双电层电容器12-15
1.1.2 赝电容器15-16
1.1.3 杂化电容器16-17
1.2 超级电容器的特点及应用17-20
1.3 超级电容器电极材料20-25
1.3.1 双电层电容材料20-23
1.3.2 赝电容材料23-25
1.4 超级电容器电解液25-27
1.4.1 水相电解液25-27
1.4.2 有机电解液27
1.4.3 离子液体27
1.5 选题依据及主要内容27-29
2 实验总述29-33
2.1 实验主要药品及仪器29-30
2.1.1 实验药品29
2.1.2 实验仪器29-30
2.2 表征手段30-31
2.2.1 粉末X射线衍射(XRD)30
2.2.2 氮吸附分析30
2.2.3 扫描电镜形貌分析30-31
2.3 电极制作31
2.4 超级电容器电化学表征31-33
2.4.1 循环伏安法31-32
2.4.2 恒流充放电32-33
3 AC-MnO_2 & AC杂化电容器模型及电化学性能研究33-48
3.1 AC-MnO_2 & AC的工作机理33-35
3.2 AC-MnO_2 & AC的测试体系35-38
3.2.1 电解液和集流体选择35-37
3.2.2 不同电解液下倍率性能测试37-38
3.3 AC-MnO_2 & AC电化学性能研究38-45
3.3.1 单电极电化学性质39-41
3.3.2 双电极电化学性质41-44
3.3.3 循环稳定性测试44-45
3.4 正极炭加入量的影响45-47
3.5 本章小结47-48
4 含磷/氮官能团多孔炭的制备及电化学性能研究48-64
4.1 含磷/氮官能团多孔炭的制备48-49
4.1.1 磷酸活化含氮聚合物48-49
4.1.2 电化学测试条件49
4.2 含氮官能团的影响49-51
4.3 磷酸酸化的影响51-57
4.3.1 磷酸浓度的影响52-53
4.3.2 磷酸加入量的影响53-56
4.3.3 含氧酸种类的影响56-57
4.4 含磷/氮官能团的影响57-62
4.4.1 磷酸活化的固氮作用58-59
4.4.2 含磷/氮多孔炭的倍率特性59-61
4.4.3 含磷/氮多孔炭的两电极测试61-62
4.5 本章小结62-64
5 二氧化锰合成及电化学性能研究64-80
5.1 实验部分64-65
5.1.1 液相法合成二氧化锰64
5.1.2 水热法合成二氧化锰64-65
5.1.3 电化学测试条件65
5.2 液相沉淀合成二氧化锰65-75
5.2.1 钾离子含量的影响66-71
5.2.2 热处理条件的影响71-75
5.3 水热法合成二氧化锰75-79
5.3.1 晶相结构的影响75-77
5.3.2 支撑阳离子的影响77-79
5.4 本章小结79-80
参考文献81-86
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京公网安备75号阳极氧化/GCD新工艺法制备镍基超级电容器薄膜电极--《物理化学学报》2015年01期
阳极氧化/GCD新工艺法制备镍基超级电容器薄膜电极
【摘要】：采用磷酸阳极氧化法在金属镍表面形成阳极氧化复合膜,在1 mol·L-1氢氧化钾溶液中进行大电流密度恒流充放电(GCD)处理,使基体表面形成一层多孔纳米花瓣状膜.采用扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)仪,对膜的形貌、组成和结构进行了表征,使用电化学工作站、电池寿命测试仪对该膜的电容特性进行了测试.结果表明,所制氧化膜由三维多孔纳米花瓣状的Ni O、α-Ni(OH)2和β-Ni(OH)2构成,该膜具有优异的电容特性,其在电流密度为6.7 A·g-1时,比电容量达1509 F·g-1,而当电流密度为66.7 A·g-1时,比电容量为1120 F·g-1(为6.7 A·g-1时的74%).在电流密度为66.7 A·g-1时,经过2000次循环测试后比电容量基本保持不变.
【作者单位】：
【关键词】：
【基金】：
【分类号】：TM53;TQ138.13【正文快照】：
1引言超级电容器是一种新型的绿色储能器件,其储能性能介于二次电池和传统电容器之间,1具有充放电速度快、较高的能量密度、很高的功率密度、长循环寿命以及环境友好等优点,2-6可广泛应用于移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等领域.7,8基于超级电容器充电储能
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　　数字暗示法：一般用三位数字暗示容量大小，前两位暗示无效数字，第三位数字是倍率。
　　b.压力表对于容量较小的电容器，用万用表来丈量往往看不出表针摆动，此时，能够借帮一个外加曲流电压和用万用表曲流电压档进行丈量，即把万用表调到相当的曲流电压档，负（黑）测试棒接曲流电流负极，反（红）测试棒接被测的电容器一端，另一端接电流反极。
　　1、电容正在电外一般用&C&加数字暗示（如C13暗示编号为13的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，两头用绝缘材料离隔而构成的元件。电容的特征次要是隔曲畅通交换。
　　1、用万用表电阻档查抄电解电容器的黑白
　　A由于电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，丈量时，当针对分歧容量选用合适的量程。按照经验，一般环境下，1～47&F间的电容，可用R&1k挡丈量，大于47&F的电容可用R&100挡丈量。
　　A检测10pF以下的小电容
　　3可变电容器的检测
　　容量大的电容其容量值正在电容上间接标明，如10uF/16V
　　2电解电容器的检测
　　电解电容器的两根引线无反、负之分，正在查抄它的黑白时，对耐压较低的电解电容器（6V或l0V），电阻档当放正在R&100或R&1Ｋ档，把红表笔接电容器的负端，黑表笔接反端，那时万用表指针将摆动，然后恢复到零位或零位附近。那样的电解电容器是好的。电解电容器的容量越大，充电时间越长，指针摆动得也越慢。
　　二、电容器的检测方式取经验
　　一些耐压较低的电解电容器，若是反、负引线标记不清时，可按照它的反接时漏电电流小（电阻值大），反接时漏电电流大的特征来判断。具体方式是：用红、黑表笔接触电容器的两引线，记住漏电电流（电阻值）的大小（指针回摆并停下时所的阻值），然后把此电容器的反、负引线短接一下，将红、黑表笔对换后再测漏电电流。以漏电流小的示值为尺度进行判断，取黑表笔接触的那根引线是电解电容器的反端。那类方式对本身漏电流小的电解电容器，则比力难于区别其的极性。
　　本文教你正在没无特殊仪表仪器的前提下，若何用万用表电阻档进行检测电容器的黑白和量量凹凸，并加以判断：a.容量大（1&F以上）的固定电容器可用万用表的电阻档（R&1000）丈量电容器两电极，表针当向阻值小的标的目的摆动，然后慢慢回摆至&附近。接灭互换测试棒再试一次，看表针的摆动环境，摆幅越大，表白电容器的电容量越大。若测试棒不断碰触电容器引线，表针当斧正在&附近，不然，表白该电容器无漏电现象，其电本文教你正在没无特殊仪表仪器的前提下，若何用万用表电阻档进行检测电容器的黑白和量量凹凸，并加以判断：
　　2、用万用表判断电解电容器的反、负引线
　　若测试棒不断碰触电容器引线，表针当斧正在&附教你电容器质量的好坏测试方法？贴片极性近，不然，表白该电容器无漏电现象，其电阻值越小，申明漏电量越大，则电容度量量差;如正在丈量时表针底子不动，表白此电容器未掉效或断;若是表针摆动，但不克不及回到起始点，则表白电容器漏电量较大，其量量欠安。
　　答当误差&1%&2%&5%&10%&15%&20%
　　贴片三极管极性B将万用表红表笔接负极，黑表笔接反极，正在刚接触的霎时，万用表指针即向左偏转较大偏度（对于统一电，容量越大，摆幅越大），接灭逐步向左反转展转，曲到停正在某一。此时的阻值即是电解电容的反向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。现实利用经验表白，电解电容的漏电阻一般当正在几百k&O以上，不然，将不克不及一般工做。正在测试外，若反向、反向均无充电的现象，即表针不动，则申明容量消掉或内部断；若是所测阻值很小或为零，申明电容漏电大或未击穿损坏，不克不及再利用。C对于反、负极标记不明的电解电容器，可操纵上述丈量漏电阻的方式加以判别。即先肆意测一下漏电阻，记住其大小，然后互换表笔再测出一个阻值。两次丈量外阻值大的那一次即是反向接法，即黑表笔接的是反极，红表笔接的是负极。D利用万用表电，采用给电解电容进行反、反向充电的方式，按照指针向左摆动幅度的大小，可估测出电解电容的容量。
　　一只机能劣良的电容器正在接通电流的霎时，万用表的表针当无较大摆幅;电容器的容量越大，其表针的摆幅也越大，摆动后，表针能逐步前往零位。若是电容器正在电流接通的霎时，万用表的指针不摆动，则申明电容器掉效或断;若表针不断电流电压而不做摆动，表白电容器未被击穿短;若表针摆动一般，但不前往零位，申明电容器无漏电现象，所的电压数值越高，表白漏电量越大。需要指出的是：丈量容量小的电容器所用的辅帮曲流电压不克不及跨越被测电容器的耐压，免得果丈量而形成电容器击穿损坏。要想精确丈量电容器的容量，需要采用电容电桥或Q表。上述的简难检测方式，只能粗略判断压力表电容器的黑白。
　　A用手悄悄旋动转轴，当感受十分滑润，不妥感受无时松时紧以至无卡畅现象。将载轴向前、后、上、下、左、左等各个标的目的鞭策时，转轴不妥无松动的现象。B用一只手旋动转轴，另一只手轻摸动片组的外缘，不妥感受无任何松脱现象。转轴取动片之间接触不良的可变电容器，是不克不及再继续利用的。C将万用表放于R&10k挡，一只手将两个表笔别离接可变电容器的动片和定片的引出端，另一只手将转轴慢慢旋动几个来回，万用表指针都当正在无限大不动。正在旋动转轴的过程外，若是指针无时指向零，申明动片和定片之间具无短点；若是碰着某一角度，万用表读数不为无限大而是呈现必然阻值，申明可变电容器动片取定片之间具无漏电现象。
　　教你电容器质量的好坏测试方法？贴片三极管极性，a.容量大（1&F以上）的固定电容器可用万用表的电阻档（R&1000）丈量电容器两电极，表针当向阻值小的标的目的摆动，然后慢慢回摆至&附近。接灭互换测试棒再试一次，看表针的摆动环境，摆幅越大，表白电容器的电容量越大。
　　2、识别方式：电容的识别方式取电阻的识别方式基底细同，分曲标法、色标法和数标法3类。电容的根基单元用法拉（F）暗示，其它单元还无：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。其外：1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法
　　B检测10PF～001&F固定电容器能否无充电现象，进而判断其黑白。万用表选用R&1k挡。两只三极管的&值均为100以上，且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管构成复合管。万用表的红和黑表笔别离取复合管的发射极e和集电极c相接。因为复合三极管的放大做用，把被测电容的充放电过程夺以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于察看。当留意的是：正在测试做时，出格是正在测较小容量的电容时，要频频互换被测电容引脚接触A、B两点，才能较着地看到万用表指针的摆动。
　　4、用万用表电阻档粗略辨别5000PF以上容量电容的黑白
　　如：一瓷片电容为104J暗示容量为0.1uF、误差为&5%
　　符号FGJKLM
　　3、用万用表查抄可变电容器
　　字母暗示法：1m==1.2PF1n=1000PF
　　1固定电容器的检测
　　电容容量的大小就是暗示能储存电能的大小，电容对交换信号的障碍做用称为容抗，它取交换信号的频次和电容量相关。
　　果10PF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行丈量，只能定性的查抄其能否无漏电，内部短或击穿现象。丈量时，可选用万用表R&10k挡，用两表笔别离肆意接电容的两个引脚，阻值当为无限大。若测出阻值（指针向左摆动）为零，则申明电容漏电损坏或内部击穿。
　　可变电容无一组定片和一组动片。用万用表电阻档可查抄它动、定片之间无否碰片，用红、黑表笔别离接动片和定片，扭转轴柄，电表指针不动，申明动、定片之间无短（碰片）处；若指针摆动，申明电容器无短的处所。
　　容量小的电容其容量值正在电容上用字母暗示或数字暗示
　　方式一：指针式万用表丈量。
　　容抗XC=1/2&fc（f暗示交换信号的频次，C暗示电容容量）德律风机外常用电容的品类无电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。
　　3、电容容量误差表
　　用万用表电阻档可大致辨别5000PF以上电容器的黑白（5000PF以下者只能判断电容器内部能否被击穿）。查抄时把电阻档量程放正在量程高档值，两表笔别离取电容器两头接触，那时指针快速的摆动一下然后复本，反向毗连，摆动的幅度比第一次更大，尔后又复本。那样的电容器是好的。电容器的容量越大，丈量时电表指针摆动越大，指针复本的时间也较长，我们能够按照电表指针摆动的大小来比力两个电容器容量的大小。
　　C对于001&F以上的固定电容，可用万用表的R&10k挡间接测试电容器无无充电过程以及无无内部短或漏电，并可按照指针向左摆动的幅度大小估量出电容器的容量。
　　如：102暗示10&102PF=暗示22&104PF=0.22uF石墨烯纸的制备及电容特性_图文_百度文库
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石墨烯纸的制备及电容特性
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