纳米金属氧化物的制备及其超级电容特性研究

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1、哈尔滨工程大学硕上学位论文摘要超级电容器是一种介于电池和静电电容器之间的新型储能元件，其功率密度比电池高数十倍，能量密度比静电电容器高数十倍。利用超级电容器和电池组成混合动力系统，能够很好的满足电动汽车启动、加速等高功率密度输出场合的需要。另外超级电容器还可用作电路元件、小型用电器电源、直流开关电源等，近年来已经成为研究的热点。国外已经有相应的产品在电动汽车上得到了运用，国内的研究则刚刚起步，因此开展超级电容器的研究对促进我国电动汽车事业的发展具有很大的意义。我们采用了循环伏安、恒流充放电、X射线衍射、透射电子显微镜等实验方法和测试手段对超

2、级电容器的电极物质的制备、电解液的选取及改性等问题展开了一系列研究.研究了活性炭电极在KOH溶液中的电容特性。发现该电极的比容量随OH溶液的浓度的增加而有明显提高，在30%的KOH溶液中，-1.0-0.0V(vsSCE)电位范围内，其性能达到最佳，比容量达200F-g"I。但是活性炭电极的正极性能较差是影响电容器性能的重要因素，增大正极活性物质的载量能够提高电极的超级电容性能。2.研究了活性炭电极在困H小SO;中性电解液中的电容性质。其工作电位范围可达1.5V，比碱性电解液中的宽，正负极比容量相差较小;但是其比容量没有在KOH碱性电解液中的

3、大，且(NH4)2SO;中性电解液对集流体泡沫镍的腐蚀程度较大。3.利用化学沉淀法制得纳米氢氧化镍，在300℃下加热分解得到针状纳米氧化镍，在9.0moll"吸OH电解液中，其单电极比容量约为130F.岁。探讨了扫速、加热温度、循环次数对电极比容量的影响。4.利用高锰酸钾和氯化锰之间的低热固相合成法制备出纳米二氧化锰晶须，研究了该样品制成的电极在2.0mol-L"，的(NH4)2SO4溶液中，在0.0--0.90V(vs.SCE)的电位范围内的电容性能，其单电极比容量高达304.5F-g'io5.利用液相合成法由高锰酸钾和硫酸锰的反应制备出

4、纤维状纳米Mn02，研究了该样品制成的电极在2.0mold:，的(NH4)2SO4溶液中，0.15-0.85V(vs.SCE)范围内的电位范围内的电容性能，测得其单电极比容量达158.9F-gio6.利用溶胶凝胶法制备出纳米Mn02，利用恒流充放电测得由该样品制得的电极在1mol-L"1(NH刃ZSO4溶液中，2mA电流下的单电极比容量是120.4哈尔滨工程大学硕士学位论文F.g1.7，利用甘氨酸一硝酸盐燃烧法制备出纳米Mn02，利用恒流充放电测得由该样品制得的电极在1mot-L-1(NH4)?SO4溶液中，5mA电流下的单电极比容量是13

5、4.5F百I。8.通过对(NH4)ZSO;溶液中加入添加剂(Na2S041K2S04、MgS04)的方法，降低困践)2S0、中N比+离子对集流体泡沫镍的腐蚀程度。研究了添加剂的添加量和电解液的浓度对Mn0:电极的电化学性能和对泡沫镍的腐蚀程度的影响。发现采用Mgso、的摩尔百分含量为50%、电解液的摩尔浓度(以困H4)2SO4+MgS04的摩尔浓度计)为0.5mot-L"，的电解液基降低Mn02电极的单电极比容量，却大幅降低对泡沫镍的腐蚀程度。关键词:超级电容器，纳米氧化镍，纳米二氧化锰，电解液哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTSu

6、percapacitors,anewenergystoragecomponentsbetweenbateriesandelectrostaticcapacitors,whenworkwithbateries,canmeetthehighpowerout-putneedofelectricvehicleswhenstarting-uporaccelerationfortheirpowerdensitycouldbetenstimeshigherthanthatofbateries.Theycouldalsobeusedaselectricco

7、mponentsandpowersourcesforsmallelectricalequipmentanddirectcurrentswitches.Nowsupercapacitorshavebecomeahotspotinresearch,andinmanycountriesotherthanChina,supercapacitorshavebeensucessfullyusedinelectricvehicles.Thereisn'tanyreportonapplicablesupercapacitorstechniquesorpro

8、ductsinourcountry.Forallpurposes,it'sveryimportanttohavestudyonsupercapacitorsforthepromo