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 |