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镍钴氢氧化物复合材料的制备及电化学性能研究(2)

时间:2021-10-28 21:08来源:毕业论文
1 1。3 超级电容器电极材料 3 1。4 钴镍氢氧化物及其复合材料的发展状况 4 1。5 二次电池发展 现状 及负极材料 4 1。6 立题的目的及 研究 内容 5 2 实验部分

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1。3  超级电容器电极材料 3

1。4  钴镍氢氧化物及其复合材料的发展状况 4

1。5  二次电池发展现状及负极材料 4

1。6  立题的目的及研究内容 5

2  实验部分 6

2。1  实验原理 6

2。2  实验药品 6

2。3  实验仪器 7

2。4  实验步骤 8

2。5  结果与讨论 9

3  四氧化三钴的电化学性能研究 16

3。1  材料的制备及电池的组装 16

3。2  材料的表征 16

结  论 19

致  谢 20

参考文献 21

1  引言

    人类社会自从进入21世纪,各方面的科技知识与技术创新飞速发展,计算机及相关领域不断改善人们的生活,电子机械及人工智能随处可见,社会经济突飞猛进,人类生活越来越离不开能源动力,但是不可再生的化石能源日益锐减,并且它的使用还会对环境造成危害,因此人们越来越注重新能源的开发和利用[1]。电容器是一种储能元件,在切断电源或产生电压降时,它可保护电路,并且可避免过失操作[2]。相比于传统蓄电池和电解电容器,双电层电容器已经拥有了以上两者的优良特点,并且具有法拉第级的容量,因此双电层电容器又被称为超级电容器。超级电容器(Supercapacitors)是一种新型储能元件,具有循环性好,高比容,对环境友好[3],大电容量,高功率等若干个优点,引起学术界广泛兴趣[4]。

    超级电容器具有巨大的前景,在各种微电子领域、环保型电动汽车方面、家用电器零部件、军事武器及机械的能源动力系统中随处可见。由于超级电容器优异的性能和广阔的前景,各国已经出台ESC的发展计划,将其作为重点研究实验的对象[5]。但就目前而言,我国对于超级电容器的研究开发水平很低,远远落后于其他国家,这就需要我们更加积极和深入的进行研究及操作,促进电极材料的发展。             

1。1  超级电容器的分类

首先,物理静电电容器、双电层电容器和赝电容器是电容器的三个分类。而被人们称为超级电容器[6]的是双电层电容和赝电容,它们可通过发生氧化还原反应,拥有法拉第级的电容。同时由于超级电容器的不断发展和完善,超级电容器的种类可谓是五花八。依据不同的标准,超级电容器就可以分为不同种类。双电层电容器和赝电容器就是由属性来划分的。根据结构来划分,超级电容器又可以被分为非对称型电容器和对称型电容器,非对称型的电容器是电极组成成分不同或电极反应不同,大部分都是导电聚合物电容器,而对称型电容器则相反,大部分是碳电极电容器和贵金属氧化物电极电容器[7]。论文网

1。2  超级电容器的工作原理

1。2。1  双电层电容器的基本原理

    双电层电容(Electrical Double-Layer Capacitance)是以双电层理论为基础研究的。Helmholtz于1887年提出第一个金属—溶液界面双电层结构的模型,他提出双电层的电容与普通平板电容器的电容可以类比,没有太大差别,金属电极是存在剩余电荷的,由于剩余电荷的存在可从溶液中吸附离子,该理论可以充分解释电位差很大条件下的电容原理,但是却不能解释电容与浓度之间的变化关系[8,9]。后来Gouy和Chapman发表了分散双电层理论,分散双电层理论认为由于离子存在热运动,因此要化简去繁,用没有体积的点电荷代替离子,点电荷不断接近电极但不出现紧密层。但该理论并没有充分的解释双电层的电容原理,因此在1924年Stern将上述两种原理进行融合,提出了双电层的吸附理论,也就是如今我们最为熟悉的双电层理论。他认为在忽略离子大小的条件下,一部分离子靠近电极(即存在紧密层)剩余离子则根据电荷密度从大到小的顺序逐渐分散在电极表面。因此紧密层和分散层组成了双电层,总的电压降等于二者电压降之和。所以我们可以这样理解双电层的充放电原理,由于电极表面有一部分剩余电荷,于是溶液中符号相反的离子就不断地靠近电极,并在电极表面形成一定的界面层,由于界面层能量差的存在,正负电荷彼此之间不能相互中和,表面也就形成了双电层电容。当两个电极上施加电场时,溶液中的阳离子向着负电极流动,阴离子正好相反,从而形成了双电层。当两个电极不存在电场时,正负电荷相互吸引但不能中和,双电层电容稳定存在。再将两电极连入外电路时,外电路在电荷迁移的条件下产生电流,直至溶液为电中性时溶液中离子迁移停止。机理如图1。1。 镍钴氢氧化物复合材料的制备及电化学性能研究(2):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_83910.html

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