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基于氧化锰和炭材料的超级电容器研究

中文摘要第1-6页
ABSTRACT第6-9页
目录第9-15页
第一章 绪论第15-45页
 1.1 引言第15页
 1.2 超级电容器的简介第15-22页
  1.2.1 超级电容器的发展历史第15-17页
  1.2.2 超级电容器与传统电容器、电池的性能比较第17-18页
  1.2.3 超级电容器的应用特点和发展状况第18-22页
   1.2.3.1 超级电容器的特点第18页
   1.2.3.2 超级电容器的市场前景和应用领域第18-21页
   1.2.3.3 超级电容器的国内外发展状况第21-22页
 1.3 超级电容器的工作原理与分类第22-27页
  1.3.1 双电层电容器第23-24页
  1.3.2 赝电容器第24-27页
 1.4 超级电容器用电极材料和电解液的研究进展第27-40页
  1.4.1 超级电容器用电极材料第27-37页
   1.4.1.1 炭电极材料第27-32页
   1.4.1.2 金属氧化物电极材料第32-37页
   1.4.1.3 导电聚合物电极材料第37页
  1.4.2 超级电容器用电解液第37-40页
   1.4.2.1 水系电解液第38-39页
   1.4.2.2 有机液体电解液第39页
   1.4.2.3 固体电解液和凝胶电解液第39-40页
 1.5 超级电容器的结构第40-42页
 1.6 本论文的选题和研究内容第42-45页
  1.6.1 本论文的选题第42-43页
  1.6.2 本论文的研究内容第43-45页
第二章 实验方法和原理第45-57页
 2.1 主要原材料及仪器设备第45-46页
  2.1.1 主要化学试剂及原材料第45-46页
  2.1.2 主要试验仪器设备第46页
 2.2 电极的制备和电容器的组装第46-48页
  2.2.1 电极的制备第46-47页
  2.2.2 电容器单元的组装第47-48页
 2.3 超级电容器性能测试方法和原理第48-56页
  2.3.1 引言第48页
  2.3.2 实验装置第48-50页
  2.3.3 超级电容器性能测试方法和原理第50-56页
   2.3.3.1 循环伏安测试方法及其原理第50-54页
   2.3.3.2 恒流充放电测试方法及其原理第54-56页
 2.4 本章小结第56-57页
第三章 炭基超级电容器的研究第57-82页
 3.1 引言第57-59页
 3.2 纳米炭黑电极电容特性研究第59-68页
  3.2.1 材料的选择和预处理第59页
  3.2.2 电极材料的表征第59-61页
  3.2.3 集流体的选择和预处理第61-62页
  3.2.4 高性能纳米炭黑电极的制备第62-63页
  3.2.5 纳米炭黑电极电容特性研究第63-67页
   3.2.5.1 循环伏安特性研究第63-64页
   3.2.5.2 恒流充放电性能研究第64-67页
   3.2.5.3 不同充放电电流对等效串联电阻的影响第67页
  3.2.6 纳米炭黑电极循环寿命研究第67-68页
 3.3 活性炭/炭黑复合电极的电容特性研究第68-77页
  3.3.1 材料的选择与预处理第68-69页
  3.3.2 活性炭的材料表征第69-70页
  3.3.3 活性炭/炭黑复合电极的制备第70-71页
  3.3.4 不同比例活性炭/炭黑复合电极的电容特性研究第71-72页
   3.3.4.1 炭黑含量对复合电极比容量的影响第71-72页
   3.3.4.2 炭黑含量对复合电极等效串联电阻的影响第72页
  3.3.5 活性炭/炭黑复合电极功率特性研究第72-77页
   3.3.5.1 扫描速度对循环伏安曲线的影响第73-75页
   3.3.5.2 电位窗口对循环伏安曲线的影响第75页
   3.3.5.3 充放电电流对比容量的影响第75-77页
 3.4 单元电容器的组装和性能考察第77-81页
  3.4.1 单元电容器的组装第77-78页
  3.4.2 电容器的充放电性能第78-81页
   3.4.2.1 1mol/L Na_2SO_4电解液下的恒流充放电性能第78-79页
   3.4.2.2 30wt%KOH电解液下的恒流充放电性能第79-80页
   3.4.2.3 电容器在两种电解液中的功率特性第80-81页
 3.5 本章小结第81-82页
第四章 液相合成MnO_2电容特性研究第82-104页
 4.1 引言第82-83页
 4.2 液相共沉淀法合成MnO_2及其电容特性研究第83-90页
  4.2.1 实验部分第83-84页
   4.2.1.1 MnO_2粉体的制备第83-84页
   4.2.1.2 氧化锰电极的制备第84页
   4.2.1.3 电化学性能的测试第84页
  4.2.2 结果与讨论第84-89页
   4.2.2.1 不同温度处理对循环伏安曲线的影响第84-86页
   4.2.2.2 不同温度处理对比容量的影响第86-87页
   4.2.2.3 不同循环寿命对比容量的影响第87-88页
   4.2.2.4 不同电流大小对比容量的影响第88-89页
  4.2.3 小结第89-90页
 4.3 纳米MnO_2的制备及其电容特性研究第90-102页
  4.3.1 实验部分第90-91页
   4.3.1.1 纳米MnO_2粉体的制备第90页
   4.3.1.2 电极材料的表征第90-91页
   4.3.1.3 电极的制备第91页
   4.3.1.4 电容特性研究第91页
  4.3.2 结果与讨论第91-102页
   4.3.2.1 电极材料的物性表征第91-98页
   4.3.2.2 电极的结构与形貌第98-99页
   4.3.2.3 氧化锰电极的循环伏安特性研究第99-100页
   4.3.2.4 不同电极制备方法对循环伏安特性的影响第100-102页
   4.3.2.5 纳米氧化锰电极不同循环次数下的循环伏安特性第102页
 4.4 本章小结第102-104页
第五章 电解液对纳米MnO_2电容特性的影响第104-116页
 5.1 引言第104-105页
 5.2 实验部分第105页
  5.2.1 电极的制备第105页
  5.2.2 不同电解液中的电容特性研究第105页
 5.3 结果与讨论第105-115页
  5.3.1 电解液组分对电容特性的影响第105-107页
  5.3.2 电解液浓度对电容特性的影响第107-112页
  5.3.3 MnO_2在中性电解液中产生电容机制的理论探讨第112-115页
 5.4 本章小结第115-116页
第六章 基于MnO_2/炭黑复合电极的超级电容器研究第116-130页
 6.1 引言第116-117页
 6.2 MnO_2/炭黑复合电极的制备和电容特性研究第117-126页
  6.2.1 实验部分第117-118页
   6.2.1.1 复合材料的制备第117页
   6.2.1.2 复合材料的表征第117页
   6.2.1.3 复合电极的制备第117-118页
   6.2.1.4 电化学性能测试第118页
  6.2.2 结果与讨论第118-126页
   6.2.2.1 复合材料的结构与形貌第118-120页
   6.2.2.2 复合材料的循环伏安特性第120-123页
   6.2.2.3 复合材料的恒流充放电性能第123-125页
   6.2.2.4 活性物质与比容量的关系第125-126页
 6.3 钮扣型超级电容器的研制第126-128页
  6.3.1 电极的制备第127页
  6.3.2 电容器的组装和封装第127-128页
  6.3.3.电容器性能的研究第128页
 6.4 本章小结第128-130页
第七章 固相法合成掺杂氧化锰的电容特性研究第130-158页
 7.1 引言第130-133页
  7.1.1 低温固相反应法概况第130-132页
  7.1.2 二氧化锰及其掺杂的研究进展第132-133页
 7.2 固相反应合成氧化锰的电容特性研究第133-141页
  7.2.1 实验部分第133-134页
   7.2.1.1 电极材料的制备与表征第133-134页
   7.2.1.2 电极的制备第134页
   7.2.1.3 电化学性能表征第134页
  7.2.2 结果与讨论第134-141页
   7.2.2.1 室温固相反应第134-135页
   7.2.2.2 电极材料的物性表征第135-137页
   7.2.2.3 电容特性研究第137-141页
  7.2.3 小结第141页
 7.3 Pb掺杂对氧化锰电容性能的影响第141-149页
  7.3.1 实验部分第142页
   7.3.1.1 Mn/Pb复合氧化物的制备与表征第142页
   7.3.1.2 Mn/Pb复合氧化物的电容性能第142页
  7.3.2 结果与讨论第142-149页
   7.3.2.1 Pb掺杂对材料微结构的影响第142-145页
   7.3.2.2 Pb掺杂对比容量的影响第145页
   7.3.2.3 Pb掺杂对电位窗口的影响第145-147页
   7.3.2.4 Mn_(0.8)Pb_(0.2)O_x氧化物电极的电容特性第147-149页
  7.3.3 小结第149页
 7.4 Ni掺杂对氧化锰电容性能的影响第149-157页
  7.4.1 实验部分第149-150页
   7.4.1.1 Mn/Ni复合氧化物的制备与表征第149页
   7.4.1.2 Mn/Ni复合氧化物的电容性能第149-150页
  7.4.2 结果与讨论第150-157页
   7.4.2.1 Mn/Ni复合氧化物的微结构第150-151页
   7.4.2.2 Ni掺杂对比容量的影响第151-153页
   7.4.2.3 Ni掺杂对放电曲线的影响第153-154页
   7.4.2.4 Ni掺杂对循环伏安特性的影响第154-155页
   7.4.2.5 Mn_(0.8)Ni_(0.2)O_x氧化物电极的电容特性第155-156页
   7.4.2.6 Mn_(0.8)Ni_(0.2)O_x氧化物电极的循环寿命第156-157页
 7.5 本章小结第157-158页
第八章 结论与展望第158-163页
 8.1 全文工作总结第158-161页
 8.2 本论文的创新之处第161-162页
 8.3 前景展望第162-163页
参考文献第163-174页
致谢第174-175页
附录第175-177页
 1 攻读博士学位期间已发表和待发表的学术论文第175-176页
 2 参加的学术会议第176-177页
 3 个人简历第177页

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