非对称电容器电极材料的制备及电化学电容性能的研究

【摘要】本文综述了不对称超级电容器的国内外研究现状,以及电极材料的最新研究进展,并且对制备出的Ni-MOF及石墨烯/氧化铁电极材料,进行了电化学性能研究。文中利用XRD.SEM.TEM.BET.XPS等测试技术对电极材料的微观形貌、组成和成分进行了分析,采用循环伏安法(CV)、恒流充放电和电化学阻抗(EIS)等技术测试了超级电容器的电化学性能,并且对其电化学性能机理进行了探讨。主要内容如下1、首次验证了Ni-MOF的赝电容性能,以Ni-MOF为电极材料在2MKOH电解液中测试其电化学性能,发现其具有明显的法拉第赝电容特征,并且表现出优异的电化学电容性能(最高比容量726F/g)和良好的循环稳定性(1000次循环容量保持率为94.6%)。将Ni-MOF电极材料与商业活性炭组装成的不对称电容器相较于活性炭对称电容器在性能上具有非常大的提高,能量密度高达16.5Wh/kg并且功率密度可保持在功率密度2070W/kg。本章所做的工作除了为研究MOF材料储能机制提供可行的方法外,还为大家如何提高合成MOF材料的储能性能提供了依据。2、首次发现了氧化铁在[EMIM]BF4离子液体电解液中的赝电容行为,并且借助XPS分析解释了在[EMIM]BF4离子液体电解液中赝电容的产生机理。将Fe203与石墨烯复合,复合材料电极在[EMIM]BF4离子液体电解液中的赝电容行为得到极大的增强。将氧化铁／石墨烯复合材料分别与AC(活性炭)和APDC(活化聚苯胺碳棒)以[EMIM]BF4离子液体为电解液组装成不对称电容器,其工作电压可以达到4V,在功率密度为200W/kg时最高能量密度可得到高达177Wh/kg,且具有优异的循环寿命。
【作者】孙世雄；
【导师】康龙；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料学，2014，硕士
【关键词】有机金属骨架；氧化铁；石墨烯；1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；不对称电容器；

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