近年,化石燃料的大量使用及其不可再生性引起了嚴(yán)重的環(huán)境和能源問題,高效、綠色、安全、低成本能源儲(chǔ)存器件的發(fā)展成為緩解該問題的關(guān)鍵。水系儲(chǔ)能器件,如超級電容器、水系鋅離子電池等,因其高性能、低成本和高安全性,受到眾多研究者的廣泛關(guān)注。然而,它們?nèi)匀淮嬖诓蛔?如超級電容器能量密度較低,且快速充放電穩(wěn)定性差;水系鋅-二氧化錳電池容量低,長循環(huán)穩(wěn)定性差等,嚴(yán)重限制了它們在大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用。其中,電極材料是決定儲(chǔ)能器件性能的關(guān)鍵因素。目前,電極材料存在以下問題:1)組分單一:電壓范圍、導(dǎo)電性和分散性等受限;2)一般為塊體粉末:比表面積�。ū┞兜幕钚晕稽c(diǎn)少）,孔隙率低（離子傳輸速率慢）。這些問題嚴(yán)重限制其儲(chǔ)能性能的提升。多組分分級結(jié)構(gòu)電極材料能夠有效解決上述問題:1)多組分:不同組分之間協(xié)同效應(yīng)可以彌補(bǔ)單一組分的不足,從而提高電化學(xué)性能;2)分級結(jié)構(gòu):大的比表面積和孔隙率可以有效增大活性材料與電解液接觸面積,促進(jìn)電解液離子擴(kuò)散,從而提高活性材料的利用率和電化學(xué)反應(yīng)速率。因此,通過合理設(shè)計(jì)電極材料的結(jié)構(gòu)和組成,制備具有多組分分級結(jié)構(gòu)電極材料,是提高電化學(xué)儲(chǔ)能器件性能的有效途徑,也是當(dāng)前能源... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

2000.1-2019.8谷歌學(xué)術(shù)上關(guān)于超級電容器出版物(論文、書籍和其他公開的著作)的統(tǒng)計(jì)

根據(jù)儲(chǔ)能機(jī)制或電極材料的種類可以將現(xiàn)在常見的超級電容器分為三大類:雙電層超級電容器,法拉第(贗電容)超級電容器和混合超級電容器(圖1-2)。下面我們將針對這三類超級電容器,從其各自的儲(chǔ)能機(jī)制和電極材料兩方面展開詳細(xì)介紹。(一)超級電容器儲(chǔ)能機(jī)制

靜電或雙電層超級電容器中電極/界面的電容與界面上電極電位依賴的靜電電荷的累積有關(guān)。表面電極電荷的產(chǎn)生機(jī)理包括表面離解以及電解質(zhì)和晶格缺陷對離子的吸附。如圖1-3所示,這種雙電層電容來自電極材料粒子,例如在碳粒子和電解質(zhì)之間的界面上,在電極表面積累了多余或不足的電荷,為了滿足電中性,電解質(zhì)的另一側(cè)建立了帶有平衡電荷的電解質(zhì)離子。在充電過程中,電子通過外部負(fù)載從負(fù)電極轉(zhuǎn)移到正電極。在電解液中,陽離子向負(fù)極移動(dòng),而陰離子向正極移動(dòng)。在放電過程中,則發(fā)生了相反的過程。在雙電層超電容系統(tǒng)中,電極/電解質(zhì)界面上沒有電荷轉(zhuǎn)移,電極和電解質(zhì)之間也沒有凈離子交換。這意味著在充放電過程中電解質(zhì)濃度保持不變。通過這種方式,能量被儲(chǔ)存在雙層界面中。(2)法拉第(贗)電容器儲(chǔ)能機(jī)制

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：2895160