石墨烯和金属氧化物电极材料及其非对称结构超级电容器研究

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1、分类号学号M201172064学校代码10487密级硕士学位论文石墨烯和金属氧化物电极材料及其非对称结构超级电容器研究学位申请人：亓同学科专业：微电子学与固体电子学指导教师：江建军教授答辩日期：2014年1月10日万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringInvestigationofGrapheneandMetalOxidesElectrodeMaterialsandTheirAsymm

2、etricStructureSupercapacitorsCandidate:QiTongMicroelectronicsandMajor:solid-stateelectronicsSupervisor:ProfessorJiangJianjunHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaJanuary10,2014万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含

3、任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。不保密□。（请在以上方框内打“√”）

4、学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据华中科技大学硕士学位论文摘要超级电容器是新型储能材料领域研究热点之一，具有高功率密度，但是其能量密度较低，成为制约其应用的瓶颈。因此，提高超级电容器的能量密度备受关注。本文主要从提高工作电压范围(V)和电极材料的比电容(C)两个途径开展研究，分别制备了具有较宽电位窗口以及高比电容的电极材料，并组装成非对称结构超级电容器，以实现超级电容器的能量密度的提升。已取得的研究结果如下：通过化学法制备了石墨烯，石墨烯的电位窗口较宽，达到-1.1-0V，并用于非对称超级电容器的负极材料。

5、为了提升其比电容，我们采用一种简单的水解法制备Fe3O4/rGO复合物，由于Fe3O4和rGO的协同效应，复合物的比电容得到了明显提高，在循环10000次后比电容保持在98%。同时研究表明复合物中Fe3O4和rGO的质量比例会明显影响复合物的电化学性能。我们通过一种快速、简单的方法合成了高比电容的NiCo2O4纳米材料，并用于非对称超级电容器的正极材料。由于NiCo2O4独特的纳米结构而产生了非常高的比电容，在1Ag-1时的比电容达到1274.3Fg-1，当电流密度增加到20Ag-1时比电容为1010.9Fg-1，表明具有高倍率特性。采

6、用石墨烯做负极材料，NiCo2O4做正极材料，组装了Graphene//NiCo2O4非对称结构超级电容器。非对称结构超级电容器将石墨烯负极材料（功率源）较宽的电位窗口与NiCo2O4正极材料（能量源）的高比电容结合起来。结果表明，非对称超级电容器器件的电位窗口可以达到1.6V，在0.5Ag-1的电流密度下，比电容达到69.5Fg-1。在循环1000次后，比电容依然保持在大约80%。在功率密度为400Wkg-1时，能量密度可以达到24.7Whkg-1，显示出良好的应用前景。关键词：非对称结构超级电容器；电极材料；石墨烯；金属氧化物；Ni

7、Co2O4；能量密度;功率密度I万方数据华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTAttentionispaidtosupercapacitorinthefieldsofnovelenergystorage,however,thelowenergydensityhaslimiteditsfurtherapplication.Thuslotsofresearchmainlyfocusedonincreasingtheenergydensity.Inthisthesis,thehighenergydensityofsupercapacitor

8、withhighpowerdensitywasputforwardbywayofextendingthevoltage(V)andincreasingthespecificcapacitance(C).Th