碱性电解质金属氧化物/活性炭超级电容器研究

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电化学超级电容器是一种介于可充电池和传统静电电容器之间的一种新型储能装置,在移动通讯、信息技术、消费电子产品、电动汽车、航空航天和国防科技等领域具有重要和广阔的应用前景,引起了世界各国的广泛关注。本论文围绕碱性电解质金属氧化物/活性炭超级电容器展开研究。 为了比较,在第三章中,首先研究了以6MKOH水溶液为电解质的对称型活性炭(AC)/AC超级电容器的电化学行为和充放电性能。结果表明:对称型活性炭超级电容器由于受水的电化学稳定窗口的限制,其工作电压不高,通常低于1.2V,因此比容量和比能量不高。 在第四章中,采用固相法制备了纳米MnO2电极材料,并对纳米MnO2/AC混合电容器进行了研究。研究表明,与对称型活性炭超级电容器相比,MnO2/AC混合电容器的工作电压可达1.5V,因此具有较大的比容量和比能量,且具有较好的大电流充放电性能。不足之处是:在6MKOH电解液中,MnO2/AC混合电容器充放电循环性能不佳。 在第五章中,采用固相法制备了纳米Co3O4电极材料,并研究了纳米Co3O4/AC混合电容器的电化学性能,结果表明,Co3O4/AC混合电容器具有良好的充放电循环稳定性和大电流充放电性能,但比电容和比能量低于MnO2/AC混合电容器。 在第六章中,制备了化学掺杂Co、Bi的纳米MnO2电极材料,并研究了以此材料作为正极的MnO2/AC混合电容器。与未经掺杂的MnO2/AC混合电容器相比,化学掺杂Co的MnO2/AC混合电容器具有较大的比电容和较好的充放电循环性能。化学掺杂Bi的MnO2/AC混合电容器则具有较好的大电流充放电能力。 以上各章的研究中所用电解液皆为KOH水溶液。在第七章中,研究了以1MLiOH水溶液作为电解质的纳米MnO2/AC混合电容器的电化学性能。与以1MKOH为电解液的MnO2/AC电容器相比,以1MLiOH为电解液的MnO2/AC混合电容器具有更好的充放电循环稳定性和更高的比电容。
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