高能密度的非对称超级电容器制备开题报告
2021-12-11 04:12
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
因为超级电容器具有很多优异的性能,在各行业中都具有巨大的使用价值。但其能量密度相对于充电电池依然较低,一般情况下,通过最大限度地提高比电容和电池电压可以提高超级电容器的能量密度。具体而言,超级电容器的能量密度很大程度上受到工作电压的影响,根据方程E=0.5CV2,其中C是超级电容器的比电容。为了提高电压窗口,最有效的方法之一是开发非对称超级电容器,其优点是可以充分利用两个不同的电极材料来最大程度地去提高V 和 C 。一些三元金属氧化物由于具有可变氧化态,高导电性、高稳定性和低成本,因此想从三元金属氧化物角度来提高超级电容器的性能。
国内外研究现状
相比那些二元金属氧化物,还没有广泛的研究如何利用三元金属氧化物来组成非对称超级电容器。因此,利用三元金属氧化物得到高能量密度的非对称超级电容器仍然是一大挑战。
2. 研究的基本内容
主要研究了利用原位水热法制备了具有高性能的MnO2@CoMoO4@Ni电极,通过密切接触核壳的纳米结构来充分利用MnO2的高电容和CoMoO4纳米线的高导电性。制备的易弯曲的 AC@Ni//MnO2@CoMoO4@Ni不对称超级电容器,在4 mW/cm3功率密度下提供超高能量密度(2.63 mWh/cm3);在充电10s后,该装置串联两个不对称超级电容器可以有效给15个发光二极管供能(直径5毫米的红色LED)超过5分钟。此外,在10000次循环后不对称超级电容器仍然保持91.28%的电容。我们认为,具有高能量密度的高导电性材料组成的混合纳米结构对于获得高性能的超级电容器是有前景的。
3. 实施方案、进度安排及预期效果
先从文献里面了解一些超级电容器的发展情况,再计划实验方案,进行实验的操作,然后开始着手写论文,通过论文的修改和补充,对超级电容器的材料。性能方面的认识得到进一步的提高。
4. 参考文献
[1] conway be. electrochemical supercapacitors: scientific fundamentals and technological applications. kluwer academic/plenum: new york; 1999.
[2] miller jr, simon p. electrochemical capacitors for energy management. science 2008; 321: 651-2.
[3] simon p, gogotsi y. materials for electrochemical capacitors. nat mater 2008; 7: 845-54.
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