超级电容器材料的制备及其性能研究

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1、分类号学号学柃代码密级博士学位论文超级电容器材料的制备及其性能研究学位申请人：李少慧学科专业：光电信息工程指导教师：申燕教授答辩日期：年月日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringPreparationandStudythePerformanceofSupercapacitorMaterialsCandidate:LiShaohuiMajor:OptoelectronicInformationEngineeringS

2、Prof.ShenYanupervisor:HuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2015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迸行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研宄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：年月立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：

3、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。本论文属于不保密请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：‘飞指导教师签名曰期：》年月欠曰曰期：人年华中科技大学博士学位论文摘要超级电容器是近些年来发展起来的一种介于电池和传统平板电容器的新型储能技术，其填补了当今快速发展的对储能装置的需求。它具有高功率密度、快速充放电和寿命长等优点，其可以应用于很多领域，如储存备份系统、混合电动车、个人电子

4、产品等。然而大多数商业化电容器的电极是基于多孔碳材料，它不能够提供足够高的能量密度（往往这限制了它的应用领域。因此，为了未来发展的需要，在保证电容器的高功率密度和长寿命的条件下，要尽量提高它的能量密度。根据电容器的能量密度计算公式，超级电容器的能量密度可以通过提高材料的比容量或器件对外的开路电压来提高。基于此，本论文的主要研究内容是通过提高电极材料的比容量和器件的工作电压来提高电容器的能量密度。其主要结果和结论总结如下：由于细菌纤维素具有优异的物理性能，其杨氏模量可达抗张强度可达，基于此特性，我们利用细菌纤维素、碳纳米管和聚苯胺构建了一种新型柔性纸电极材料。这种基于细菌纤维素的纸电

5、极具有优异的性能，其比容量在八。的电流下可达，其经过次稳定性测试后容量损失小于。基于细菌纤维素是由连续的厚和宽的纳米纤维构成的网状材料，我们在细菌纤维素纳米纤维的表面原位聚合了一层，然后制备了一种自支撑的复合电极材料，其质量负载高达。在时其比电容高达，组装成器件后，其比电容也达经过次循环后，容量保持有。我们用二氧化硅纳米球作为硬模板，苯酚甲醛作为碳源，乙二胺作为碱催化剂和氮源，然后经过在氮气中碳化，移除模板，并用活化，得到了高比表面积的中空氮掺杂碳纳米球。其比容量最高可达组装成对称电容器后其能量密度也可达、经过内部串联组装成电容器后其能量密度可达我们用碳复合材料作为正极，活化过的掺

6、杂碳纳米管作为负极材料，在水系中性电解液中组装成了非对称超级电容器。其最高能量密度高达，华中科技大学博士学位论文经过次稳定性测试后，容量保持率可达。关键词：纳米材料超级电容器非对称超级电容器细菌纤维素华中科技大学博士学位论文，，华中科技大学博士学位论文华中科技大学博士学位论文目录绪论课题研宄背景超级电容器的概述超级电容器的研宄进展本论文的研宄内容细菌纤维素柔性电极的制备及其性能研究弓目（实验部分实验结果及数据分析（本章小结（细菌纤维素聚吡咯纳米纤维材料的制备及其性能研究引言实验部分实验结果及数据分析本章小结中空氮掺杂碳纳米球的制备及其性能研究引言华中科技大学博士学位论文实验部分实验

7、结果及数据分析本章小结基于氮掺杂碳纳米管碳的非对称超级电容器的研究前言实验部分实验结果及数据分析本章小结（总结与展望总结展望致谢参考文献附录攻读博士学位期间发表论文华中科技大学博士学位论文绪论课题研究背景进入世纪以来，随着全球经济的进一步迅猛发展，人类社会对各种能源的依存度也越来越高，能源成为了当今社会发展不可或缺的重要组成部分。但由于人类过度开釆和使用，使传统化石燃料煤炭、石油和天然气等资源日益枯竭。与此同时，全球工业化进程中，这些化石燃料的使用排放出了很多的有害气