發(fā)布時間：2020-12-02 07:37

　　近年,化石燃料的大量使用及其不可再生性引起了嚴重的環(huán)境和能源問題,高效、綠色、安全、低成本能源儲存器件的發(fā)展成為緩解該問題的關鍵。水系儲能器件,如超級電容器、水系鋅離子電池等,因其高性能、低成本和高安全性,受到眾多研究者的廣泛關注。然而,它們?nèi)匀淮嬖诓蛔?如超級電容器能量密度較低,且快速充放電穩(wěn)定性差;水系鋅-二氧化錳電池容量低,長循環(huán)穩(wěn)定性差等,嚴重限制了它們在大規(guī)模儲能設備中的實際應用。其中,電極材料是決定儲能器件性能的關鍵因素。目前,電極材料存在以下問題:1)組分單一:電壓范圍、導電性和分散性等受限;2)一般為塊體粉末:比表面積小（暴露的活性位點少）,孔隙率低（離子傳輸速率慢）。這些問題嚴重限制其儲能性能的提升。多組分分級結構電極材料能夠有效解決上述問題:1)多組分:不同組分之間協(xié)同效應可以彌補單一組分的不足,從而提高電化學性能;2)分級結構:大的比表面積和孔隙率可以有效增大活性材料與電解液接觸面積,促進電解液離子擴散,從而提高活性材料的利用率和電化學反應速率。因此,通過合理設計電極材料的結構和組成,制備具有多組分分級結構電極材料,是提高電化學儲能器件性能的有效途徑,也是當前能源... 

【文章來源】：浙江工業(yè)大學浙江省

【文章頁數(shù)】：163 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

2000.1-2019.8谷歌學術上關于超級電容器出版物(論文、書籍和其他公開的著作)的統(tǒng)計

根據(jù)儲能機制或電極材料的種類可以將現(xiàn)在常見的超級電容器分為三大類:雙電層超級電容器,法拉第(贗電容)超級電容器和混合超級電容器(圖1-2)。下面我們將針對這三類超級電容器,從其各自的儲能機制和電極材料兩方面展開詳細介紹。(一)超級電容器儲能機制

靜電或雙電層超級電容器中電極/界面的電容與界面上電極電位依賴的靜電電荷的累積有關。表面電極電荷的產(chǎn)生機理包括表面離解以及電解質(zhì)和晶格缺陷對離子的吸附。如圖1-3所示,這種雙電層電容來自電極材料粒子,例如在碳粒子和電解質(zhì)之間的界面上,在電極表面積累了多余或不足的電荷,為了滿足電中性,電解質(zhì)的另一側建立了帶有平衡電荷的電解質(zhì)離子。在充電過程中,電子通過外部負載從負電極轉移到正電極。在電解液中,陽離子向負極移動,而陰離子向正極移動。在放電過程中,則發(fā)生了相反的過程。在雙電層超電容系統(tǒng)中,電極/電解質(zhì)界面上沒有電荷轉移,電極和電解質(zhì)之間也沒有凈離子交換。這意味著在充放電過程中電解質(zhì)濃度保持不變。通過這種方式,能量被儲存在雙層界面中。(2)法拉第(贗)電容器儲能機制

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2895160