含猛二元复合氧化物超级电容器电极材料研究

【摘要】超级电容器也称为双电层电容器、电化学电容器等，是一种兼具传统电容器和电池优点的新型储能器件。通常来说，超级电容的容量最大可达数千法拉，其比能量达到了传统电容器的20～200倍；另一方面，超级电容也可在极短的时间内输出较高的电能，具备较高的功率密度，因而被认为是静电电容器和化学电池等传统储能元件的理想替代产品。伴随社会生产力的提高，地球上储量有限的传统能源已无法完全满足人类未来的发展需要；加上环保观念的日益增强，诸如太阳能、风能、潮汐能等一些新型能源开始成为人们的关注热点。如何高效率的将这些一次能源转化为人们可直接利用的二次能源(电能)固然是一个重要的研究领域；而如何将转化后的能量进行合理的储存和释放也是一个极具研究价值的课题。在这种背景下，广泛深入地开展对超级电容器，尤其是超级电容器电极材料的理论和应用研究，不仅具有较高的科学价值，更能有效提升超级电容行业的技术含量，以实现对电能更高效、更合理的储存和使用，因而极具现实意义。本文以应用于超级电容电极的含锰二元金属氧化物材料为主要研究对象，以溶剂热法为材料制备方法，以XRD和SEM为表征手段，以循环伏安法、恒流冲放电法和交流阻抗法为材料电性能测试方法，研究了锰酸锌、锰酸钴和钴酸锰三种材料的制备条件及其对材料电性能的影响。本文的主要研究内容及成果包括：1.选取溶剂热法作为电极材料的合成方法，成功制备出锰酸锌材料粉末；对各溶剂热反应温度下得到的锰酸锌样品进行了表征，研究了不同溶剂热温度下制得材料的形貌特点；对各反应温度下制得材料的电性能进行了研究，确定出锰酸锌材料的最佳制备温度在180℃，该温度下材料的比电容达到了129F/g；2.采用溶剂热法成功制备出锰酸钴材料粉末；对各溶剂热反应温度下得到的锰酸钴样品进行了表征，研究了不同溶剂热温度下制得材料的形貌特点；对各反应温度下制得材料的电性能进行了研究，确定出锰酸钴材料的最佳制备温度在140℃，该温度下材料的比电容达到了193F/g；3.采用溶剂热法成功制备出钴酸锰材料粉末；对各溶剂热反应温度下得到的材料样品进行了表征，明确了溶剂热反应温度与制得样品纯度的关系；对各反应温度下制得材料的电性能进行了研究，确定出钴酸锰材料的最佳制备温度在120℃，该温度下材料的比电容达到了225F/g。
【作者】李伟飞；
【导师】徐菁利；赵家昌；
【作者基本信息】上海工程技术大学，材料加工工程，2013，硕士
【关键词】超级电容；溶剂热法；电性能；锰酸锌；锰酸钴；钴酸锰；

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