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《基于錳、鉬氧化物及其復(fù)合納米材料的儲(chǔ)能器件研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、分類號(hào)學(xué)號(hào)D201277642學(xué)校代碼10487密級(jí)博士學(xué)位論文基于錳、鉬氧化物及其復(fù)合納米材料的儲(chǔ)能器件研究學(xué)位申請(qǐng)人：陶家友學(xué)科專業(yè)：材料物理與化學(xué)指導(dǎo)教師：高義華教授答辯日期：2015年5月ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinScienceStudiesonEnergyStorageDevicesBasedonManganese/MolybdenumOxidesand
2、TheirNanocompositesPh.D.Candidate:JiayouTaoMajor:MaterialPhysicsandChemistrySupervisor:Prof.YihuaGaoHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2015華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集
3、體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。本論文屬于不保密□。（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)
4、打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文摘要超級(jí)電容器也稱為電化學(xué)電容器，是一種近年來(lái)發(fā)展迅速的新型能量存儲(chǔ)器件。相對(duì)于電池而言，超級(jí)電容器具有高功率密度、快速充放電、長(zhǎng)使用壽命和高安全性等優(yōu)點(diǎn)，在電動(dòng)汽車、信息技術(shù)、航空航天、清潔能源的開發(fā)和利用等諸多領(lǐng)域，有著廣闊的應(yīng)用前景。超級(jí)電容器所采用的結(jié)構(gòu)布局和電極材料，在很大程度上決定了器件的性能，是整個(gè)器件設(shè)計(jì)的核心。以結(jié)構(gòu)布局來(lái)分，超級(jí)電容器分為對(duì)稱結(jié)構(gòu)和非對(duì)稱結(jié)構(gòu)兩種；以電極材料來(lái)分，主要有采用以碳材料為代表的雙電層電
5、容器、采用以過渡金屬氧化物為代表的贗電容器和二者皆用的混合型電容器。相對(duì)而言，后兩種電容器在大規(guī)模應(yīng)用方面盡管還有一些瓶頸有待突破，但它們有更大的能量密度，是超級(jí)電容器在近來(lái)的一個(gè)重要發(fā)展方向。因此，本論文以后面兩種類型的超級(jí)電容器為研究重點(diǎn)。本文選定化學(xué)性能穩(wěn)定、高比表面積的活性炭、碳納米管，廉價(jià)且環(huán)境友好的二氧化錳、三氧化鉬作為超級(jí)電容器的電極材料，并與有機(jī)導(dǎo)電高分子材料聚吡咯進(jìn)行復(fù)合，結(jié)合多種材料表征測(cè)試方法，系統(tǒng)地研究了超級(jí)電容器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、電極材料的制備、電解液的選擇、器件的性能和影響因素等。主要的研究?jī)?nèi)容
6、和創(chuàng)新點(diǎn)如下：1.在單根碳纖維基底上，用電化學(xué)恒電壓法生長(zhǎng)了二氧化錳納米片，并在二氧化錳納米片外原位生長(zhǎng)聚吡咯薄膜進(jìn)行包覆，研究其電化學(xué)性能。結(jié)果表明，得到的二氧化錳納米片屬于型二氧化錳，且酸性電解質(zhì)能腐蝕未包覆的二氧化錳納米片；當(dāng)型二氧化錳包覆聚吡咯薄膜后，可以防止酸性電解質(zhì)的腐蝕。在恒電壓下生長(zhǎng)15分鐘的二氧化錳納米片，且經(jīng)2分鐘的聚吡咯生長(zhǎng)包覆后，復(fù)合材料有良好的電化學(xué)性能。這種復(fù)合材料構(gòu)建的超級(jí)電容器，工作電壓窗口-3-3為0～0.8V，在0.1mAcm的電流密度下，器件的體積電容可以達(dá)到69.3Fcm；經(jīng)100
7、0次循環(huán)測(cè)試，器件能夠保留86.7％的初始電容量。在此基礎(chǔ)上開發(fā)出與微納機(jī)電系統(tǒng)和柔性電子器件相匹配的對(duì)稱結(jié)構(gòu)固態(tài)柔性超級(jí)電容器。2.在碳布基底上，用電化學(xué)恒電流法生長(zhǎng)了二氧化錳納米片，并在二氧化錳納米片外原位生長(zhǎng)聚吡咯包覆薄膜，研究其電化學(xué)性能。該方法合成的二氧化錳納米片，經(jīng)過檢測(cè)證明其屬于水鈉錳礦。在碳布基底上，在恒電流下生長(zhǎng)75I華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文分鐘的二氧化錳納米片，經(jīng)過2.5分鐘的聚吡咯生長(zhǎng)包覆后，作為超級(jí)電容器的正極，與碳布基底包覆活性炭負(fù)電極匹配后，組成非對(duì)稱結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器，工作-2電壓窗口為0～1.
8、8V。在0.5mAcm的電流密度下，器件的面電容可以達(dá)到1.41-2Fcm，經(jīng)1000次循環(huán)測(cè)試，器件能夠保留98.6％的初始電容量。在此基礎(chǔ)上，成功開發(fā)出與可穿戴式電子設(shè)備匹配的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)固態(tài)柔性超級(jí)電容器。3.采用過渡金屬氧化物中，具有最大功函數(shù)差的二氧化錳和三氧化鉬作為非對(duì)稱結(jié)構(gòu)超級(jí)電容器的正、負(fù)電極材料。用水
