一、超电容器活性炭电极储电影响因素的研究(论文文献综述)
章伟立[1](2020)在《超级电容器用高电压电解质的合成及电化学性能研究》文中研究说明超级电容器因其超高的功率特性、超长的循环寿命和宽的应用温度范围等特点被广泛应用于军工、航天航空、轨道交通等众多领域。但是相较于锂离子电池,超级电容器的能量密度较低,限制了其作为单一储能器件的应用。因此,超级电容器在保持高功率与长循环寿命的同时,需要大幅提高其单体的能量密度。提升比电容和工作电压是提升超级电容器能量密度的两个主要方式,本文从电解液的角度出发,基于小离子尺寸阳离子引入功能性阴离子,设计合成了系列新型高性能电解质盐应用于超级电容器。系统评价了各体系电解液的电化学性能如工作电压、能量密度、功率和循环性能等。同时对电解质离子尺寸、电解液浓度与正负极的能量贡献之间关系也进行了深入的探讨。成功合成了双氟磺酰亚胺双螺环季铵盐(SBP-FSI),合成路线步骤简便,且合成过程中没有有机溶剂参与,符合绿色合成化学的要求。将SBP-FSI溶于PC溶剂配制成1 mol/L SBP-FSI/PC电解液,测试其物理化学性能和电化学稳定性发现,1 mol/L SBP-FSI/PC电解液相较于商业化电解液有更高的电导率、更低的粘度和更宽泛的电化学窗口。但是铝腐蚀测试发现,SBP-FSI对铝箔集流体有明显的腐蚀作用,而实验证明低温能够显着抑制电解质对铝箔的腐蚀,并且在-40℃超低温条件下,基于1 mol/L SBP-FSI/PC电解液的超级电容器表现出优异的电化学性能,将PC溶剂体系的超级电容器的最低工作温度范围从-20℃拓宽至-40℃。同时新型电解液在-40℃下能够承受3.2 V的高工作电压,大幅的的提升了超级电容器的能量密度和功率密度,最大能量密度和功率密度分别可达42.67 Wh/kg和5951 W/kg。高浓度4 mol/L SBP-FSI/AN电解液展现出近似离子液体的物理化学性质,如高的热稳定性、不易挥发和不燃性。同时克服了离子液体糟糕的离子移动性,4 mol/L的SBP-FSI/AN的电导率高达39.8 m S/cm。SBP-FSI/AN电解液的负向电化学窗口随着浓度的上升而提高,而正向电化学窗口受浓度的影响较小。4 mol/L SBP-FSI/AN电解液的正向和负向电化学窗口基本趋于对称,因此有利于超级电容器器件充分利用整个电化学窗口。经过三电极和两电极体系测试,以4 mol/L SBP-FSI/AN电解液组装的超级电容器的最高安全工作电压为3.4 V,大幅度提高了超级电容器的能量密度,同时能够保持较高的功率密度,最大能量密度和功率分别可达到53.83 Wh/kg和15.1 k W/kg,在高功率密度和高能量密度的需求上做到了很好的平衡。成功合成了二氟草酸硼酸双螺环季铵盐(SBP-DFOB),并探索出了适合工业化生产的合成路线。系统表征了新型电解质盐SBP-DFOB的物理化学性质,发现其热稳定较好,初始分解温度为295.7℃,熔点较低,接近于室温。模拟结合实验也证明新型电解液1 mol/L SBP-DFOB/PC具备最优的电化学稳定性。将1mol/L SBP-DFOB/PC电解液组装成对称型超级电容器测试其电化学性能及耐电压特性,以1 mol/L TEA-BF4/PC和1 mol/L SBP-BF4/PC电解液作对比。通过不同电压下循环伏安、充放电、倍率和长循环测试我们发现,SBP+基电解液的最高比电容明显高于商业化电解液,说明更小阳离子尺寸的电解质能够获得更高的容量。另外,1 mol/L SBP-DFOB/PC和1 mol/L SBP-BF4/PC电解液最高比电容近乎相等,都可以达到120 F/g,说明DFOB-阴离子的替换几乎不影响电极的容量。最后1 mol/L SBP-DFOB/PC电解液被证明在三种电解液种耐电压性最好,基于1mol/L SBP-DFOB/PC电解液的超级电容器可以达到3.5 V,器件单电极的最大能量密度可达50.06 Wh/kg,最大功率密度为28.54 k W/kg,大幅度地提高了超级电容器的能量密度和功率密度。成功合成了三种不同阳离子尺寸的DFOB-基离子液体N-丙基-N-甲基吡咯二氟草酸硼酸盐(Py13DFOB)、N-丁基-N-甲基吡咯二氟草酸硼酸盐(Py14DFOB)和N-戊基-N-甲基吡咯二氟草酸硼酸盐(Py15DFOB),它们的熔点分别为3℃,-5℃,-74℃,随着阳离子尺寸的增加,熔点依次降低,这是由于阳离子尺寸增大,阴阳离子的不对称性增强,削弱了电解质盐晶体的晶格能所致。基于三电极和两电极电化学测试结果,1mol/L Py13DFOB/PC电解液可以承受3 V的工作电压,并且比容量可以达到130 F/g,由于比电容和电压的提升,能量密度和功率密度得到进一步提升,最高能量密度和功率密度分别可以达到39.5 Wh/kg和14.52 k W/kg。通过改变链长改变阳离子尺寸(Py13DFOB、Py14DFOB和Py15DFOB),探究离子尺寸对正负极电势变化趋势的影响,发现在1 mol/L的浓度下,离子尺寸对正负极的变化趋势几乎没有影响,正极和负极在不同电压下的电势变化完全对称。而阳离子尺寸改变的是总体容量,离子尺寸越大,容量越小。继续探究浓度(Py13DFOB/PC)对正负极电势变化的影响,发现在相对较浓的溶液体系中,正负极电势变化趋势有明显的差异,特别是纯离子液体体系,正负极电压变化范围差距更甚,这可能是因为稀溶液和浓溶液体系中阴阳离子所受到的作用力差异所致(作用力包括同离子间的排斥和异性离子间的吸引力)。阴阳离子在浓溶液中受到作用力的差异导致离子扩散速率的差距凸显,导致单位时间正负极容量储存分布不均,从而正负极电势不均匀变化。
贺姗[2](2017)在《胜利褐煤基活性炭的制备及在双电层电容器中的应用研究》文中研究表明本论文以胜利褐煤为原料,KOH为活化剂,采用炭化活化法和HNO3表面氧化改性法制备活性炭,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、N2等温吸脱附、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等表征活性炭结构及表面性质。将所制备活性炭用于双电层电容器(EDLC)的电极材料,通过恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等方法测试活性炭电极的电化学性能。重点考察了活性炭制备条件和HNO3表面氧化改性对胜利褐煤基活性炭比表面积、孔结构及其电化学性能的影响。电化学性能测试表明,不同制备条件下的活性炭电极在6 mol L-1 KOH电解液中具有良好的充放电性能,且KOH体系下的比电容高于有机体系下的比电容。结果发现,增大活性炭的表面积可以提高活性炭电极的比电容,但两者不是简单的线性关系。比电容随着电流密度的增大呈现出不同程度的衰减,并且在高电流密度下具有较高的比电容保持率,表现出较好的大电流放电特性。经700 ℃炭化,800 ℃活化2 h(KOH/样品为4)制备的活性炭AC-K-4的比表面积为2550 m2g-1,孔容为1.24 cm3 g-1,比电容在电流密度是40 mA g-1时达到213 F g-1,200mA g-1时保持在175 F g-1。并且,该电极具有良好的循环稳定性,充放电循环1000次后,充放电效率保持在96%左右,表明制备的胜利褐煤基活性炭是EDLC适宜的电极材料。对活性炭进行HNO3氧化改性,活性炭的比表面积和孔容有所降低,但增加了活性炭表面的含氧官能团,其中羟基和羧基含量增加最为明显。结果表明,60%HNO3改性的活性炭电极AC-K-4在40 mA g-1时的比电容增加到245 F g-1,且活性炭表面引入的含氧官能团使其的润湿性有所增加,电荷迁移电阻和漏电流有所降低,进而提高了活性炭电极的能量密度。
蒋媛媛[3](2014)在《前驱体中硫化物对超级电容器活性炭电极电容性能的影响研究》文中研究表明随着科技和社会的迅速发展,人们对高性能电源的需求量越来越大。超级电容器作为一种新型的储能元件成为了世界各国新能源领域的研究热点之一。目前,高性能电极材料的开发是超级电容器主要的研究目标。活性炭由于具有超高的比表面积、高电导率、原料丰富、价格低廉及较好的电化学稳定性等特点,一直是制造超级电容器电极的首选材料。矿物质及其衍生物(沥青、石油焦、煤等)资源丰富、价格低廉,已成为制备活性炭的重要原料。本文以沥青(Pitch)、石油焦(PC)为原料,通过外加有机硫化物DBT、无机硫化物黄铁矿FeS2合成含硫模拟前驱体(ASCPs),采用KOH化学活化法制备超级电容器活性炭(AC)电极材料。ASCPs实现了单因素系统考察前驱体中硫化物的种类及含量对活性炭结构及其电化学性能影响规律的研究。采用X-射线衍射(XRD)、元素分析、X-射线光电子能谱(xPS)、x-射线近边吸收光谱(XANES)、液相离子色谱等研究测试方法对硫化物的含量及形态,活性炭表面官能团等进行表征分析;扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、低温氮气吸附仪等测试手段对样品的孔形貌及孔结构进行表征;通过循环伏安(CV)、恒流充放电(GCD)、交流阻抗(EIS)等电化学方法测试了材料的电化学性能。初步探索了前驱体中的硫化物对AC的孔结构性能及其电极材料电容性能的影响规律及影响机理。主要研究内容及结论如下:(1)系统研究了前驱体中有机硫化物二苯并噻吩(DBT)对活性炭结构及其电极电化学性能的影响规律与机理。结果表明,在AC的制备过程中,随着ASCPs中DBT含量逐渐增大,DBT与KOH反应生成的K2SO4的量逐渐增大,因此实际用于活化拓孔的KOH量逐渐减少,即实际的碱炭比KOH/Pitch逐渐下降,从而使得AC样品的比表面积、孔容、平均孔径等呈现出逐渐降低的趋势。电化学测试表明,随着ASCPs中DBT含量逐渐增大,AC电极的储电性能、倍率特性、循环性能等呈现出逐渐降低的趋势。然而,无论ASCPs中DBT含量如何,活性炭中均未发现有残余硫化物。此外,通过适量增加活化剂KOH的量,补偿活化反应过程中因DBT反应消耗KOH的量,可以完全消除因DBT的存在对活性炭孔结构及电容性能造成的负面影响。对于实际应用而言,含DBT的含硫矿物质前驱体也可以作为制备高性能AC潜在的廉价前驱体。(2)系统研究了前驱体中典型无机硫化物黄铁矿(FeS2)对活性炭结构及其电极电化学性能的影响规律与机理。结果表明,在活化过程中,FeS2与活化剂KOH发生化学反应生成Fe3O4、K2SO4、K2SO3、K2S2O3、K2S和硫醚C-S-C,并由此导致实际碱/碳比降低,即活化拓孔用KOH量减少,AC活化不足,表现为AC的孔容积、比表面积等参数的降低,进而使得AC电极材料的比电容及倍率特性等呈现出逐渐降低的趋势。此外,FeS2与KOH反应的副产物Fe304难以通过传统的水洗法从活化产物中去除,其会作为杂质存在于AC中,从而导致AC电极储电性能下降。非常有趣的是,S-XANES及XPS分析结果均显示,前驱体中FeS2会导致AC表面生成有机硫醚类C-S-C含硫官能团,这表明经过复杂的KOH活化反应,前驱体中一部分无机类FeS2会转化为有机含硫官能团,并成为活性炭自身的有机组成部分。虽然C-S-C官能团能以赝电容的形式在一定程度上提高AC电极材料的比电容,但总体而言,FeS2对AC电容性能产生的负面影响超过C-S-C含硫官能团产生的促进作用。同时,与有机硫化物DBT相比,无机硫化物FeS2对AC孔结构性能及其电极材料的电化学性能产生的负面影响难以通过简单的增大活化剂KOH的用量加以减小或消除。因此,对于实际应用而言,应当严格控制超级电容器用活性炭矿物质前驱体中FeS2的含量,尽可能降低其含量及其带来的负面影响。
张中华,解强,王燕,刘娟,姚鑫,张香兰[4](2013)在《煤基活性炭孔结构对电化学性能的影响》文中研究指明以太西无烟煤和灵武烟煤的配合煤为原料在硝酸锰存在下经水蒸气活化制备了活性炭,利用气体吸附仪和电化学工作站表征其孔结构及循环伏安、交流阻抗和恒流充放电等电化学性能.结果表明,比表面积SBET小于900m2/g时,比电容与比表面积成正比,SBET大于900m2/g时,比电容与比表面积成反比;活性炭的总孔容和微孔孔容对比电容的影响与比表面积存在相似的规律;中孔对比电容的影响最为显着,比电容随中孔孔容的增加迅速增加,在0.11~0.14cm3/g区间增幅明显减小,大于0.14cm3/g后迅速减小;制备的煤基活性炭电极的电化学行为表现为双电层电容与准电容协同作用;活性炭电极接触电阻很小,最大约为0.8Ω.
陈铭德,吐尔迪·吾买尔,康雪雅,宋怀河,张璐,王欢欢[5](2013)在《电解液对棉秆基活性炭超级电容器性能的影响》文中研究表明以棉秆基活性炭为超级电容器电极材料,1mol/L的Et4NBF4/AN和1mol/L LiPF6/(EC+DMC+DEC)为电解液,组装成模拟纽扣式超级电容器,采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗对其电化学性能进行测试,研究不同电解液对棉秆基活性炭电极电容器性能的影响。结果表明,棉秆基活性炭电极材料在Et4NBF4/AN有机电解液中电化学性能优于其在LiPF6/(EC+DMC+DEC)电解液中,在2A/g的电流密度下,放电比容量高达98F/g,循环1000次后,容量没衰减。
牧伟芳[6](2012)在《超级电容器活性炭材料的表面改性及其电极性能研究》文中指出超级电容器(Supercapacitor)是一种新型储能装置,它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点,近年来开始备受关注。电极是超级电容器的核心部件,其电极制备工艺及表面改性研究对活性炭基超级电容器的比电容、内阻、充放电效率及循环稳定性具有重要影响。本文开展了高性能活性炭材料的表面改性和卷绕式电极成型工艺研究。采用表面活性剂和硅烷偶联剂对活性炭进行表面处理,改善活性炭的表面电解液的可湿润性,提高活性炭表面积利用率,增加双电层数量和导电离子迁移速率。同时,活性炭表面改性提高了其与电极黏结剂的相容性,可以降低粘结剂的用量,增加活性炭电极活性物质含量;对活性炭电极片成型工艺参数进行优化,以提高活性炭电极的能量密度和功率性能。表面改性活性炭的理化性质和电化学性能通过红外分析(FTIR)、热失重分析(TGA)、扫描电镜分析(SEM)、比表面积测试(BET)、力学性能测试和恒流充放电(CP)、循环伏安(CV)、交流阻抗(Nyquist)等分析测试方法进行研究,结果显示通过活性炭表面改性和成型工艺优化可以显着提高超级电容器的能量密度。1、表面活性剂改性活性炭:采用表面活性剂三乙基苄基溴化铵、四丁基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠和油酸钠对商品活性炭进行真空浸渍改性。研究了表面活性剂对活性炭表明性质和电化学性能的影响。结果显示表面活性剂分子通过分子间作用力、氢键力等附着/吸附于活性炭表面,使活性炭表面具有良好的电解液可浸润性。其中十二烷基苯磺酸钠改性活性炭对比表面积、平均孔径径和孔容量较影响较小,对提高活性炭表面双电层形成效率和电解质离子传输速率具有显着效果。大电流充放电时比容量316.6F·g-1提高到396.8F·g-1,内阻由1.74降低到0.69,最大功率密度增加了2.3倍。2、硅烷偶联剂改性活性炭:采用硅烷偶联剂在不同水解条件下对活性炭及金属集电极进行表面处理,对处理前后活性炭及处理后黏结剂含量不同的活性炭电极片的物化性能、黏结强度和电化学性能进行分析比较。结果显示在醋酸条件下硅烷偶联剂可以通过一定的物理/化学作用附着于活性炭和金属铝集电极表面,改善活性炭表面的有机电解液可浸润性,提高电极和集电极间的黏结强度。黏结剂的用量由14%减小到7.0%时,活性炭电极的黏结强度基本保持不变。在活性炭表面利用率提高和黏结剂减少的共同作用下,活性炭基超级电容器的比电容由261.6F·g-1提高到362.5F·g-1,内阻由2.4降低到0.8,恒流充放效率由88.7%增加到98.2%。3、活性炭电极成型工艺研究:通过对不同条件下热压成型的活性炭电极片的机械性能和所组装的超级电容器的电化学性能研究,确定最佳的电极片成型时生产工艺条件为:压力20MPa、温度80℃、时间60s,此条件下活性炭电极片的柔韧性好、活性炭颗粒间接触良好、活性物质与集电极粘结强度高,有利于卷绕式超级电容器的制备。该成型工艺条件下制备的卷绕式电容器电化学窗口为4.4V左右,内阻降低到0.98,充放电效率为98.1%,质量比电容428.6F·g-1。
李莹,解强,颜文,王燕,张中华[7](2010)在《活性炭电化学性能与液相吸附性能间的关系》文中研究表明表征了以典型商品活性炭及几种自制掺锰活性炭为原料制备的双电层电容器电极的循环伏安及定电流充放电特性,测定了活性炭对KOH水溶液中钾离子的吸附等温线,并根据拟合的Temkin方程计算了在KOH水溶液(w=30%)中活性炭对钾离子的平衡吸附量,在此基础上关联了活性炭对电解质的平衡吸附量与电化学性能之间的关系。结果表明:活性炭电极的比电容量随其对电解质平衡吸附量的增大而增大,平衡吸附量与比电容量成较好的线性关系,线性相关系数为0.970 5。
徐磊[8](2009)在《聚苯胺/活性炭复合材料的制备及其电化学性能研究》文中进行了进一步梳理本文用电化学聚合法制备了聚苯胺及其复合电极材料,利用扫描电镜、红外光谱等测试手段对材料进行了表征。并采用恒电流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)及等效电路模拟分析等技术测试其电化学性能。对电极制作工艺及其优化、电解质溶液的选取、电容器的组装等问题展开了一系列研究。主要内容和结果如下:1.聚苯胺材料制备及其电容性能研究在有机体系下,通过循环伏安法在铂电极上聚合聚苯胺,聚苯胺电极在浓度为1mol/L的LiClO4/乙腈电解液中具有良好的电容性能。聚苯胺电极比电容高达320.8F/g。当电流增大10倍时,比容量仍然能够达到260.0F/g以上,库伦效率高于95%。50mV/s扫描速率下,CV循环500圈后图形基本没有变化,表明在有机体系下聚合的聚苯胺具有良好的循环稳定性。2.活性炭电极制备与表征研究了碳电极的制作工艺,考察了活性炭电极在有机体系下的电化学性能。结果显示,活性炭电极在乙腈电解液中充放电曲线均接近线性,比容量为103.3F/g。1000次循环后比容量为82.4F/g,是初始容量的85%。库伦效率为96%以上。交流阻抗测得电极等效串联内阻ESR约为13.8Ω。3.聚苯胺/活性炭复合材料电容性能研究采用循环伏安法制备的聚苯胺/活性炭复合材料单电极比容量可达290.7F/g,远高于纯活性炭单电极,表现出明显的法拉第准电容特性。ESR约为6.5Ω,且复合材料的大电流充放电性能也有一定改善。循环1000次后,比容量衰减15.7%;采用恒电压法制备的聚苯胺/活性炭复合材料单电极比容量可达223.2F/g,ESR约为11.1Ω。以循环伏安法制备的复合材料为正极,活性炭为负极材料的有机电解液混合电容器工作电压范围为02.0V,比容量达99.6F/g,比能量则达53.0Wh/kg;而活性炭电容器比容量和比能量分别为33.9F/g和18.8Wh/kg。两电容器24小时自放电测试性能良好。
尹秀利[9](2009)在《活性炭比表面积与孔隙结构对双电层电容特性的影响》文中认为超级电容器作为一种新型储能元件,兼有传统物理电容器功率密度大和充电电池能量密度高的优点,近年来已经成为国内外能源领域的研究热点之一。电极材料是决定超级电容器性能的重要因素,碳材料具有成本低、比表面积大、电化学性能稳定等特征,一直是首选的电极材料。本研究以实验室自制14种比表面积范围为548~1932 m2·g-1的活性炭为电极材料,以1 mol·L-1 H2SO4溶液为电解液,采用静滴接触角测量仪测定活性炭的润湿性能,用循环伏安和恒流充放电等方法研究了模拟电容器的比电容、能量密度、内阻和漏电流等特性。为保证所制模拟电容器的稳定性和测试结果重现性,进行了电容器制作工艺的研究,最终选用的不锈钢模型具有装配简单、重复性好等特点。结果表明,炭电极B7、B11、B12润湿时间在10 s以内,其余的炭电极润湿时间范围为2~1900 min。在10 mV·s-1的扫描速率下,炭电极B14具有良好的稳定性和可逆性,循环伏安曲线呈现出近似矩形,表现为典型的双电层电容特性。在17 mA的恒电流下,对14种模拟电容器进行了充放电测试,得到的比电容为42~167 F·g-1,能量密度为4.73~18.79 Wh·kg-1,其中C14的比电容高达167 F·g-1,能量密度为18.79 Wh·kg-1,内阻为0.91Ω,漏电流仅0.48 mA,C4的循环寿命达8000次,说明本实验室自制的活性炭适合用作电容器电极材料。研究发现电容器比电容随活性炭比表面积和孔容增大而增大;活性炭灰分含量越高,所制得的双电层电容器比电容越小。通过酸洗的方法提高了AS11的比表面积,CS11的比电容显着提高,由67 F·g-1增至110 F·g-1,增幅高达64%,内阻由2.43Ω减至1.93Ω。分别采用850℃和950℃对活性炭A13进行热处理,活性炭比表面积略有降低,对应的EDLC比电容也相应减小,充放电曲线和循环伏安曲线显现出更典型的双电层电容特性。
李兰廷,郝丽娜,张军,王广昌,解强[10](2008)在《掺锰活性炭的制备及其电化学性能》文中认为分别采用催化法和物理法制得含锰氧化物的中孔活性炭(AC-Mn)和普通活性炭(AC),表征了活性炭的孔容、孔径分布、碘值和亚甲兰值等主要结构、性能指标,并对以这两种活性炭为原料制得的电极进行循环伏安、定电流充放电和交流阻抗测定。结果表明:AC-Mn的收率和碘值分别比AC降低了28.9%和12.4%,但亚甲兰吸附值提高了19.8%。AC-Mn的中孔率显着提高,其中3.4nm4.2nm的中孔增长率最大。AC-Mn电极比电容达93.8F/g,比未负载金属Mn的AC电极高近140%,显示出相对较高的能量密度和良好的准电容特性。
二、超电容器活性炭电极储电影响因素的研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、超电容器活性炭电极储电影响因素的研究(论文提纲范文)
(1)超级电容器用高电压电解质的合成及电化学性能研究(论文提纲范文)
学位论文的主要创新点 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 超级电容器概述 |
1.2.1 超级电容器的分类 |
1.2.2 双电层电容器储能机理概述 |
1.2.3 电化学电容器的特点、应用及市场现状 |
1.3 炭基超级电容器研究概述 |
1.3.1 活性炭 |
1.3.2 石墨烯 |
1.3.3 炭气凝胶 |
1.3.4 碳化物衍生碳(CDCs) |
1.3.5 其他炭材料 |
1.4 双电层电容器电解液研究进展 |
1.4.1 水系电解液 |
1.4.2 有机电解液 |
1.4.3 离子液体 |
1.4.4 固态和准固态电解质 |
1.4.5 water in salt电解液 |
1.5 高电压有机电解液研究进展 |
1.6 本论文的选题依据及主要研究内容 |
第二章 实验部分 |
2.1 所用原料及化学试剂 |
2.2 实验仪器 |
2.3 电解质盐的分子结构和物理性质表征 |
2.3.1 核磁共振波谱 |
2.3.2 元素分析 |
2.3.3 热重分析 |
2.3.4 差示扫描量热法 |
2.4 电解液的配制与性能检测 |
2.4.1 电解液的配制 |
2.4.2 电解液的水分含量检测 |
2.4.3 电解液电导率的测量 |
2.4.4 电解液粘度的测量 |
2.4.5 电解液电化学窗口的测量 |
2.5 电极制备、表征及电容器组装 |
2.5.1 活性炭电极的制备 |
2.5.2 电极片表征 |
2.5.3 对称型超级电容器测试装置的组装 |
2.6 电化学性能测试 |
2.6.1 恒流充放电测试 |
2.6.2 循环伏安测试 |
2.6.3 交流阻抗测试 |
2.6.4 自放电和漏电流 |
第三章 SBP-FSI的制备及其低温高压特性研究 |
3.1 引言 |
3.2 双氟磺酰亚胺螺环季铵盐(SBP-FSI)的合成与表征 |
3.2.1 SBP-FSI的合成与提纯 |
3.2.2 SBP-FSI的元素分析表征 |
3.2.3 SBP-FSI的核磁分析表征 |
3.3 电解液的配制及其物化性能、电化学稳定性测试 |
3.3.1 电解液的配制 |
3.3.2 SBP-FSI/PC电解液的电导率和粘度 |
3.3.3 SBP-FSI/PC电解液的电化学稳定性 |
3.4 SBP-FSI/PC电解液的铝腐蚀研究 |
3.4.1 室温下SBP-FSI/PC电解液的铝腐蚀研究 |
3.4.2 低温抑制SBP-FSI/PC电解液的铝腐蚀研究 |
3.5 SBP-FSI/PC电解液的超低温电化学性能研究 |
3.6 SBP-FSI/PC电解液在超低温下耐高压特性研究 |
3.7 本章结论 |
第四章 高浓度SBP-FSI/AN电解液的电化学性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 电解液的配制及其物化性能、电化学稳定性测试 |
4.2.1 电解液的配制 |
4.2.2 离子传输性质 |
4.2.3 电解液热稳定性和燃烧性质 |
4.2.4 电解液电化学稳定性 |
4.3 SBP-FSI/AN电解液的铝腐蚀研究 |
4.4 SBP-FSI/AN在常规电压下的电化学性能研究 |
4.4.1 四种浓度SBP-FSI/AN电解液的电化学性能研究 |
4.4.2 4 mol/L SBP-FSI/AN与商业化电解液电化学性能对比 |
4.5 4 mol/L SBP-FSI/AN电解液耐高压特性研究 |
4.5.1 4 mol/L SBP-FSI/AN最高工作电压确定 |
4.5.2 4 mol/L SBP-FSI/AN在3.4V下的电化学性能研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 SBP-DFOB的制备及其耐电压特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 二氟草酸硼酸双螺环季铵盐(SBP-DFOB)合成方法探究 |
5.2.1 合成与提纯方法1 |
5.2.2 合成与提纯方法2 |
5.2.3 合成与提纯方法3 |
5.3 SBP-DFOB电解质盐的结构表征 |
5.3.1 核磁共振检测 |
5.3.2 元素分析表征 |
5.4 SBP-DFOB物理化学性质表征 |
5.4.1 热重分析(Tg) |
5.4.2 差示扫描量热法分析(DSC) |
5.5 电解液的配制及其传输性质 |
5.5.1 电解液的配制 |
5.5.2 电解液的传输性质 |
5.6 电解液的电化学稳定性 |
5.6.1 电解液电化学稳定性的理论预测 |
5.6.2 电解液的电化学窗口测试 |
5.7 SBP-DFOB/PC电解液的高耐电压特性研究 |
5.7.1 不同电压下循环伏安测试 |
5.7.2 不同电压下充放电测试 |
5.7.3 不同电压下倍率性能和长循环性能 |
5.7.4 阻抗和Ragone分析 |
5.8 本章小结 |
第六章 Py_(1x)DFOB离子液体的制备及其电容特性研究 |
6.1 引言 |
6.2 甲基吡咯二氟草酸硼酸盐(Py_(1x)DFOB)合成与提纯 |
6.2.1 Py_(13)DFOB的合成与提纯 |
6.2.2 Py14DFOB的合成与提纯 |
6.2.3 Py15DFOB的合成与提纯 |
6.3 电解质盐的结构表征和热性质 |
6.3.1 核磁共振表征 |
6.3.2 元素分析表征 |
6.3.3 离子液体的熔点 |
6.4 Py_(13)DFOB/PC作为超级电容器电解液性能研究 |
6.4.1 Py_(13)DFOB/PC电解液的电导率与粘度分析 |
6.4.2 不同浓度Py_(13)DFOB/PC电解液电化学性能对比 |
6.4.3 1mol/L Py_(13)DFOB/PC与商业化电解液电化学性能对比 |
6.4.4 1mol/L Py_(13)DFOB/PC耐高压特性研究 |
6.5 正负极电位变化影响因素探究 |
6.5.1 离子尺寸对正负极电位变化的影响 |
6.5.2 电解液浓度对正负极电位变化的影响 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
参考文献 |
科研成果 |
致谢 |
(2)胜利褐煤基活性炭的制备及在双电层电容器中的应用研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景 |
1.2 电化学电容器概述 |
1.3 双电层电容器概述 |
1.4 双电层电容器常用电极材料 |
1.5 活性炭的研究进展 |
1.6 课题研究意义和内容 |
2 实验 |
2.1 胜利褐煤 |
2.2 实验仪器及试剂 |
2.3 活性炭的制备 |
2.4 活性炭的表征 |
2.5 活性炭电极的制备及其电化学性能测试 |
3 不同制备条件对活性炭性能的影响 |
3.1 胜利褐煤的工业分析及元素分析 |
3.2 样品的热重分析 |
3.3 活性炭的SEM分析 |
3.4 活性炭的XRD分析 |
3.5 不同制备条件下活性炭的比表面积和孔结构 |
3.6 本章小结 |
4 不同制备条件下活性炭电极的电化学性能 |
4.1 恒流充放电性能 |
4.2 循环伏安特性 |
4.3 交流阻抗特性 |
4.4 循环性能及漏电流 |
4.5 本章小结 |
5 HNO_3氧化改性活性炭及其电化学性能 |
5.1 HNO_3氧化改性活性炭 |
5.2 活性炭的表征 |
5.3 电化学性能测试 |
5.4 本章小结 |
6 结论及创新点 |
参考文献 |
附录 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(3)前驱体中硫化物对超级电容器活性炭电极电容性能的影响研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 文献综述 |
1.1 超级电容器简介 |
1.2 超级电容器分类及工作原理 |
1.2.1 双电层电容器 |
1.2.2 赝电容器 |
1.2.3 混合电容器 |
1.3 超级电容器活性炭电极材料 |
1.3.1 活性炭电极材料的特点 |
1.3.2 制备活性炭的前驱体 |
1.3.3 活性炭材料的制备方法 |
1.3.3.1 物理活化法 |
1.3.3.2 化学活化法 |
1.3.3.3 催化活化法 |
1.3.3.4 混合聚合物碳化法 |
1.3.3.5 模板碳化法 |
1.3.4 活性炭材料微观结构对电容性能的影响 |
1.3.4.1 比表面积 |
1.3.4.2 孔径分布 |
1.3.4.3 表面官能团 |
1.3.4.4 润湿性 |
1.3.5 活性炭电极材料的研究现状及进展 |
1.4 课题的研究背景 |
1.5 本课题的主要工作及意义 |
参考文献 |
第二章 前驱体中二苯并噻吩(DBT)对超级电容器活性炭电极电容性能的影响 |
2.1 前言 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 试剂与仪器 |
2.2.2 实验方法 |
2.2.2.1 活性炭(AC)材料的制备 |
2.2.2.2 电极的制备 |
2.2.2.3 材料的表征 |
2.2.2.4 电极的电化学性能研究 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 DBT与AC微观结构关系 |
2.3.1.1 元素分析 |
2.3.1.2 XRD分析 |
2.3.1.3 液相离子色谱分析 |
2.3.1.4 低温氮气吸附测试 |
2.3.1.5 SEM、TEM测试 |
2.3.2 DBT对AC电极电容性能的影响 |
2.3.2.1 储电性能 |
2.3.2.2 倍率特性 |
2.3.2.3 交流阻抗 |
2.3.2.4 循环性能 |
2.4 本章结论 |
参考文献 |
第三章 前驱体中黄铁矿(FeS_2)对超级电容器活性炭电极电容性能的影响 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 试剂与仪器 |
3.2.2 实验方法 |
3.2.2.1 活性炭(AC)材料的制备 |
3.2.2.2 电极制备与电化学测试 |
3.2.2.3 材料的测试表征 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 FeS_2与AC微观结构关系 |
3.3.1.1 元素分析 |
3.3.1.2 XRD分析 |
3.3.1.3 液相离子色谱分析 |
3.3.1.4 XPS分析 |
3.3.1.5 S-XANES分析 |
3.3.1.6 低温氮气吸附测试 |
3.3.1.7 SEM测试 |
3.3.2 FeS_2对AC电极电容性能的影响 |
3.3.2.1 储电性能 |
3.3.2.2 倍率特性 |
3.3.2.3 交流阻抗 |
3.3.2.4 漏电流 |
3.3.2.5 循环性能 |
3.4 本章结论 |
参考文献 |
第四章 总结论 |
4.1 全文工作总结 |
4.2 论文创新之处 |
4.3 前景展望 |
致谢 |
硕士研究生期间发表论文及待发表论文 |
(4)煤基活性炭孔结构对电化学性能的影响(论文提纲范文)
1 实验 |
1.1 原料 |
1.2 活性炭及活性炭电极的制备 |
1.3 活性炭样品的表征 |
2 结果与讨论 |
2.1 样品的孔结构特征 |
2.2 活性炭样品孔结构对比电容的影响 |
2.2.1 活性炭比表面积与比电容的关系 |
2.2.2 活性炭孔容与比电容的关系 |
2.3 活性炭电极的电化学性能 |
2.3.1 活性炭电极循环伏安特性 |
2.3.2 活性炭电极交流阻抗特性 |
2.3.3 活性炭电极放电特性 |
3 结 论 |
(5)电解液对棉秆基活性炭超级电容器性能的影响(论文提纲范文)
1 实验部分 |
1.1 实验试剂 |
1.2 电极的制备与扣式超级电容器的组装 |
1.3 电容器电化学性能测试 |
1.4 比容量的计算 |
2 结果与讨论 |
2.1 电解液对超级电容恒流充放电行为的影响 |
2.2 棉秆基活性炭电极材料的循环伏安性能测试 |
2.3 棉秆基活性炭电极材料的交流阻抗性能测试 |
3 结论 |
(6)超级电容器活性炭材料的表面改性及其电极性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 超级电容器的概述 |
1.2.1 超级电容器的特点 |
1.2.2 超级电容器的应用 |
1.2.3 超级电容器发展现状 |
1.3 超级电容器的储能机理及结构 |
1.3.1 双电层电容器 |
1.3.2 赝电容器 |
1.3.3 超级电容器的结构 |
1.4 碳电极材料的研究现状 |
1.4.1 活性炭粉末 |
1.4.2 活性炭纤维 |
1.4.3 炭黑 |
1.4.4 碳纳米管 |
1.4.5 碳气凝胶 |
1.4.6 石墨烯 |
1.5 活性炭电极材料的活化和改性方法 |
1.5.1 活性炭的活化方法 |
1.5.2 活性炭的改性方法 |
1.6 活性炭电极的制备工艺概述 |
1.7 论文的选题意义与研究内容 |
1.7.1 本论文选题的意义 |
1.7.2 本论文的主要内容 |
第二章 实验方法和原理 |
2.1 主要化学试剂及仪器设备 |
2.2 活性炭材料的表征 |
2.2.1 活性炭材料的表面官能团分析 |
2.2.2 差热/热重分析 |
2.2.3 活性炭表面孔隙结构分析 |
2.3 活性炭电极的制作 |
2.4 超级电容器的组装 |
2.5 活性炭电极的表征 |
2.5.1 机械性能测试 |
2.5.2 扫描电镜检测 |
2.6 电化学性能表征 |
2.6.1 循环伏安测试 |
2.6.2 恒流充放电测试 |
2.6.3 漏电流测试 |
2.6.4 交流阻抗测试 |
2.6.5 循环寿命测试 |
第三章 表面活性剂改性活性炭材料的研究 |
3.1 引言 |
3.2 表面活性剂改性活性炭材料的制备 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 红外光谱分析 |
3.3.2 差热/热重分析 |
3.3.3 比表面积及孔结构分析 |
3.3.4 循环伏安特性 |
3.3.5 交流阻抗性能 |
3.3.6 恒流充放电测试 |
3.3.7 漏电流测试 |
3.4 本章小结 |
第四章 偶联剂表面处理活性炭及其电化学储能性质研究 |
4.1 引言 |
4.2 硅烷偶联剂改姓活性炭材料的制备 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 红外光谱分析 |
4.3.2 热失重分析 |
4.3.3 比表面积及孔结构分析 |
4.3.4 黏结性能测试 |
4.3.5 扫描电镜分析 |
4.3.6 循环伏安特性 |
4.3.7 交流阻抗性能 |
4.3.8 恒流充放电测试 |
4.4 本章小结 |
第五章 成型工艺对超级电容器活性炭电极性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 成型条件不同的活性炭电极的制备 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 电极成型压力影晌 |
5.3.2 电极成型温度影晌 |
5.3.3 碾压时间的影响 |
5.4 最佳条件下制备的活性炭基超级电容器的电化学性能 |
5.4.1 恒流充放电性能 |
5.4.2 交流阻抗性能 |
5.4.3 循环伏安特性 |
5.4.4 循环寿命 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(7)活性炭电化学性能与液相吸附性能间的关系(论文提纲范文)
1 实验部分 |
1.1 活性炭样品的准备 |
1.2 活性炭对钾离子吸附等温线的测定 |
1.3 活性炭电极的制备及电化学性能表征 |
2 结果与讨论 |
2.1 活性炭样品的结构特征 |
2.2 活性炭对钾离子的吸附等温线 |
2.3 活性炭电极的电化学性能 |
2.3.1 电极的循环伏安特性 |
2.3.2 电极的容量特性 |
2.4 活性炭电化学性能与结构特性的关系 |
2.5 活性炭电化学性能与液相吸附性能的关系 |
3 结 论 |
(8)聚苯胺/活性炭复合材料的制备及其电化学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 超级电容器概述 |
1.1.1 概念 |
1.1.2 超级电容器特点 |
1.1.3 超级电容器的理论基础 |
1.1.3.1 双电层电容 |
1.1.3.2 法拉第准电容 |
1.1.4 超级电容器的应用 |
1.2 超级电容器电极材料 |
1.2.1 炭材料 |
1.2.2 金属氧化物 |
1.2.3 导电聚合物 |
1.2.3.1 导电聚合物导电机理 |
1.2.3.2 导电聚合物聚苯胺 |
1.2.3.3 聚苯胺复合材料 |
1.3 超级电容器电解液 |
1.3.1 水系电解液 |
1.3.2 有机电解液 |
1.4 课题研究意义及主要内容 |
第2章 聚苯胺材料电容性能研究 |
2.1 前言 |
2.1.1 聚苯胺的结构 |
2.1.2 聚苯胺的电化学化学聚合 |
2.2 实验部分 |
2.2.1 实验原料与仪器设备 |
2.2.2 有机体系下聚苯胺的电化学合成 |
2.2.3 聚苯胺材料的表征与电化学测试 |
2.2.3.1 热重分析(TG) |
2.2.3.2 扫描电子显徽镜(SEM) |
2.2.3.3 循环伏安测试 |
2.2.3.4 充放电性能测试 |
2.2.3.5 稳定性测试 |
2.3 结果与讨论 |
2.3.1 TG 测试 |
2.3.2 SEM 测试 |
2.3.3 循环伏安测试 |
2.3.4 恒流充放电测试 |
2.3.5 循环寿命测试 |
2.4 本章小结 |
第3章 活性炭电极制备与表征 |
3.1 前言 |
3.2 实验部分 |
3.2.1 实验原料与仪器设备 |
3.2.2 实验方法 |
3.3 活性炭电极性能表征 |
3.3.1 SEM 测试 |
3.3.2 循环伏安测试 |
3.3.3 充放电测试 |
3.3.4 电极的循环寿命测试 |
3.3.5 活性炭电极的电化学阻抗测试 |
3.4 本章小结 |
第4章 聚苯胺/活性炭复合材料电容性能研究 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.3 循环伏安法制备PANI/AC 电极 |
4.3.1 复合电极的制备 |
4.3.2 SEM 测试 |
4.3.3 循环伏安性能测试 |
4.3.4 充放电性能测试 |
4.3.5 循环寿命测试 |
4.3.6 电化学阻抗测试 |
4.4 恒电位法制备PANI/AC 电极 |
4.4.1 SEM 测试 |
4.4.2 循环伏安性能测试 |
4.4.3 充放电性能测试 |
4.4.4 交流阻抗测试 |
4.5 电容器的组装和性能考察 |
4.5.1 充放电测试 |
4.5.2 自放电测试 |
4.6 本章小结 |
第五章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录:作者在攻读硕士期间发表的论文目录 |
(9)活性炭比表面积与孔隙结构对双电层电容特性的影响(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
前言 |
第一章 文献综述 |
1.1 超级电容器概述 |
1.1.1 超级电容器的发展 |
1.1.2 超级电容器的分类 |
1.1.3 超级电容器的特点和用途 |
1.2 超级电容器的工作原理 |
1.2.1 双电层电容器的工作原理 |
1.2.2 电化学电容器的工作原理 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 电极材料研究进展 |
1.3.2 电解质的研究概况 |
1.4 选题目的、意义及主要工作 |
第二章 实验装置及分析测试方法 |
2.1 主要试剂与仪器 |
2.2 测试方法及原理 |
2.2.1 润湿性测试 |
2.2.2 循环伏安测试 |
2.2.3 恒流充放电测试 |
2.2.4 活性炭性能测试与表征 |
2.3 本章小结 |
第三章 双电层电容器电化学性能研究 |
3.1 活性炭的制备及表征 |
3.2 双电层电容器的研制 |
3.2.1 活性炭膜片的制备 |
3.2.2 活性炭电极的制备 |
3.2.3 双电层电容器的结构及组装 |
3.3 双电层电容器电化学性能研究 |
3.3.1 活性炭电极的润湿性能研究 |
3.3.2 双电层电容器循环伏安性能研究 |
3.3.3 双电层电容器充放电性能研究 |
3.4 活性炭比表面积和孔隙分布对双电层电容特性的影响 |
3.4.1 活性炭比表面积对双电层电容特性的影响 |
3.4.2 活性炭孔隙分布对双电层电容特性的影响 |
3.5 试验重现性 |
3.6 本章小结 |
第四章 活性炭脱灰和热处理对双电层电容性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 活性炭灰分含量对双电层电容特性的影响 |
4.3 酸洗脱灰对活性炭电容特性的影响 |
4.3.1 酸洗脱灰方法 |
4.3.2 活性炭酸洗脱灰对双电层电容特性的影响 |
4.4 热处理的影响 |
4.4.1 热处理方法 |
4.4.2 热处理对活性炭双电层电容特性的影响 |
4.5 本章小结 |
第五章 结论与建议 |
5.1 结论 |
5.2 建议 |
参考文献 |
致谢 |
发表论文 |
(10)掺锰活性炭的制备及其电化学性能(论文提纲范文)
1 前言 |
2 实验 |
2.1 原料及主要仪器 |
2.2 活性炭的制备与表征 |
2.3 活性炭电极的制备 |
2.4 活性炭电极的电化学性能测试 |
3 结果与讨论 |
3.1 金属添加剂对活性炭得率、结构及吸附性能的影响 |
3.2 金属添加剂对活性炭电极循环伏安和交流阻抗特性的影响 |
3.3 金属添加剂对活性炭电极比容量的影响 |
4 结论 |
四、超电容器活性炭电极储电影响因素的研究(论文参考文献)
- [1]超级电容器用高电压电解质的合成及电化学性能研究[D]. 章伟立. 天津工业大学, 2020(01)
- [2]胜利褐煤基活性炭的制备及在双电层电容器中的应用研究[D]. 贺姗. 中国矿业大学, 2017(02)
- [3]前驱体中硫化物对超级电容器活性炭电极电容性能的影响研究[D]. 蒋媛媛. 扬州大学, 2014(01)
- [4]煤基活性炭孔结构对电化学性能的影响[J]. 张中华,解强,王燕,刘娟,姚鑫,张香兰. 中国矿业大学学报, 2013(03)
- [5]电解液对棉秆基活性炭超级电容器性能的影响[J]. 陈铭德,吐尔迪·吾买尔,康雪雅,宋怀河,张璐,王欢欢. 电池工业, 2013(Z1)
- [6]超级电容器活性炭材料的表面改性及其电极性能研究[D]. 牧伟芳. 渤海大学, 2012(10)
- [7]活性炭电化学性能与液相吸附性能间的关系[J]. 李莹,解强,颜文,王燕,张中华. 华东理工大学学报(自然科学版), 2010(04)
- [8]聚苯胺/活性炭复合材料的制备及其电化学性能研究[D]. 徐磊. 中国海洋大学, 2009(11)
- [9]活性炭比表面积与孔隙结构对双电层电容特性的影响[D]. 尹秀利. 武汉科技大学, 2009(02)
- [10]掺锰活性炭的制备及其电化学性能[J]. 李兰廷,郝丽娜,张军,王广昌,解强. 新型炭材料, 2008(03)