發(fā)布時間：2020-05-05 06:25

【摘要】：超級電容器作為一種介于傳統(tǒng)電容器和電池之間的儲能器件,具有功率密度大、充放電快速、循環(huán)壽命長以及使用安全等優(yōu)點,近年來被廣泛研究,其中過渡金屬氧化物由于價格低廉,制備方法眾多且理論比容量巨大成為研究的熱點材料。作為影響超級電容器電化學性能的因素之一,電極材料的導電性能對提高電極比容量以及超級電容器的能量密度和功率密度等電化學性能具有重要意義。本文通過對不銹鋼網(wǎng)改變不同反應條件對其進行陽極氧化,探索各種因素對形成多孔結構的影響;接著對形成的不銹鋼網(wǎng)多孔結構元素摻雜,探討對其電化學性能及結構的影響。采用FESEM、HRTEM對多孔結構形貌進行表征;通過XRD、EDS、XPS等表征手段對多孔結構成分進行分析;通過改變不銹鋼網(wǎng)陽極氧化的反應條件,觀察分析反應電壓、反應時間、反應溫度、電解液與多孔結構形貌及性能之間的關系,進而討論多孔結構的形成機理。研究結果如下:(1)探究不同因素對不銹鋼網(wǎng)多孔結構的影響:隨著氧化電壓增高,電壓過高時由于極化作用影響,不銹鋼網(wǎng)反而越耐腐蝕,制備較優(yōu)良形貌不銹鋼網(wǎng)多孔結構的最佳電壓是9 V左右;在陽極氧化300 s之后,多孔結構表面將幾乎完全被形成的Fe_2O_3/NiO層覆蓋,這將阻止不銹鋼網(wǎng)的繼續(xù)氧化;較低的電解液溫度有利于形成規(guī)則有序的多孔結構;相較于316L不銹鋼,304不銹鋼由于Cr的含量較高,發(fā)生過鈍溶解后,得到的電容量也更高;在濃硝酸的電解液中,形成了較淺的小凹孔結構,由于濃硝酸的鈍化作用,不利于電解液對不銹鋼網(wǎng)進行深層次的陽極氧化。(2)在適宜條件下對304不銹鋼網(wǎng)進行陽極氧化,將得到的多孔結構通過FESEM、HRTEM、XRD等進行結構表征,測試顯示其為介孔Fe_2O_3/NiO復合結構,而氮氣吸附-脫附實驗測試顯示其BET表比面積可達48.6 m~2 g~(-1)。以不銹鋼網(wǎng)多孔結構作為負極,采用三電極體系對制備的樣品進行了電化學性能測試分析,其最大單位面積比電容為1.22 F cm~(-2),循環(huán)充放電10,000次后電容量保持率達到90%以上。在500~?C高溫條件下,對不銹鋼網(wǎng)多孔結構(ASSM)以NH_3為摻雜氮源進行摻雜得到了NASSM。通過XPS、XRD、EDS等表征發(fā)現(xiàn)N元素的摻雜生成了Fe_3N/NiN等金屬氮化物,使其整體比容量提升了23%,說明元素摻雜對不銹鋼網(wǎng)多孔結構的電化學性能確有提升作用。
【圖文】：

電子科技大學碩士學位論文器（ElectricDoubleLayerCapacitor）[3,4]；以法拉第反應為基礎的贗電容器（FaradicCapacitors）[5]；以及結合兩者各自優(yōu)勢的混合型電容器（Hybrid Capacitors）[6,7]。如圖 1-1 所示分別為雙電層電容器、贗電容器以及混合型電容器示意圖：

圖 1-2 贗電容器的工作原理圖級電容器層電容器，其儲能機制是通過在電極材料表因素，，使其比表面積減小導致整體的比容量也容器也有一些固有缺陷，如電化學窗口小導致調控導致循環(huán)壽命不高、比電容低等缺點；電不穩(wěn)定，循環(huán)充放電過程中會有變形解體等問人員為了提高超級電容器的電化學性能，通過級電容器兩者的優(yōu)勢，開發(fā)出了一種混合型電雙電層的陰極材料；陽極材料則采用高比電容、氫氧化物、硫化物、導電聚合物或者其它類非對稱式超級電容器[20,21]。此種混合型電容勢，利用協(xié)同效應使得正負兩極電位匹配得更
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.4;TM53

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 李俐俐;胡春紅;朱自學;古紅梅;張寶貴;;負載型氧化鐵對高毒氣體PH_3的催化分解[J];環(huán)境工程學報;2013年08期

相關碩士學位論文 前2條

1 劉信東;超級電容器用復合電極材料的制備及其性能研究[D];南京理工大學;2016年

2 耿敏;多孔陽極氧化鋁自組織機理的研究[D];南京理工大學;2010年

本文編號：2649681