【正文】 結(jié)構(gòu) ?????????????????????? 10 超級(jí)電容器的基本結(jié)構(gòu)單元 ???????????????? 10 超級(jí)電容器的組裝 ???????????????????? 13 超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ?????????????????? 13 第二章 超級(jí)電容器的工作原理 ???????????????? 14 雙電層電容器的工作原理 ??????????????????? 14 法拉第贗電容器的工作原理 ?????????????????? 17 超級(jí)電容器的性能指標(biāo)及研究方法 ??????????????? 17 主要性能指標(biāo) ?????????????????????? 17 主要研究方法 ?????????????????????? 17 超級(jí)電容器的應(yīng)用 ?????????????????????? 19 電子行業(yè) ???????????????????????? 20 電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力汽車 ????????????????? 21 太陽(yáng)能與風(fēng)力發(fā)電 ???????????????????? 21 軍事領(lǐng)域 ???????????????????????? 22 工業(yè) 領(lǐng)域 ???????????????????????? 22第三章 超級(jí)電容器電極材料 ?????????????????? 23 碳材料 ????????????? ?????????????? 24 碳材料的特點(diǎn) ???????????????????? 24 碳材料的制備方法 ?????????????????? 25 碳材料微觀結(jié)構(gòu)對(duì)電容性能的影響 ??????????? 26 金屬氧化物材料 ??????????????????????? 28 氧化釕 ??????????????????????? 28 氧化錳 ??????????????????????? 30 氧化鈷 ??????????????????????? 32 氧化鎳 ??????????????????????? 32 導(dǎo)電聚合物材料 ??????????????????????? 33 聚苯胺類 ?????????????????????? 33 聚吡咯類 ?????????????????????? 35 聚噻吩類 ?????????????????????? 36 復(fù)合電極材料 ???????? ???????????????? 37 碳／金屬氧化物復(fù)合電極材料 ????????????? 37 金屬氧化物／金屬氧化物復(fù)合材料 ??????????? 39 碳／導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料 ??????????????? 41 金屬氧化物／導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料 ??????????? 42 第四章 總結(jié) ?????????????????????????? 44 參考文獻(xiàn) ???????????????????????????? 46 致謝詞 ? ???????????????????????????? 51 引言（緒論）： 伴隨著人口的急劇增長(zhǎng)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，資源和能源同漸枯竭，生態(tài)環(huán)境同益惡化，為滿足消費(fèi)者的使用需求和環(huán)保要求，人們對(duì)動(dòng)力電源系統(tǒng)提出了以下要求：性能優(yōu)良、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉、應(yīng)用范圍廣泛等。經(jīng)電化學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)炭球具有的微孔率越高，比表面積越大，材料的電化學(xué)性能越好。為探討不同形貌炭材料對(duì)超級(jí)電容器電極材料的影響，論文以二羥基苯甲酸和甲醛為原料，在醇溶劑中 通過(guò)自組裝法一步合成聚合物球，并在惰性氣氛一 F炭化得到顆粒尺寸不同，高比表面積的微納米級(jí)炭球。如何提高電容器的電容值和能量密度是人們研究的重點(diǎn)。 作者簽名： 日期： 導(dǎo)師簽名： 日期： 超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展 學(xué)生姓名： 班級(jí)： 090126 指導(dǎo)老師： 摘要： 超級(jí)電容器是一種介于常規(guī)電容器與化學(xué)電池之間的一種新型儲(chǔ)能元件 ,它具有很高的放電功率、法拉級(jí)別的超大電容量、較高的能量、較寬 的工作溫度范圍、極長(zhǎng)的使用壽命、免維護(hù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn) 。 作者簽名： 日期： 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展 學(xué) 院： 金屬材料工程 專業(yè)名稱： 金屬防腐工程 班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二 O 一三 年 六 月 學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本 論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果 ,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請(qǐng)的論文或成果。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索 ，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 其中電極材料的性質(zhì)和電解液的類型是影響超級(jí)電容器性能的關(guān)鍵因素。本論文分別合成了具有不同空間結(jié)構(gòu)的中孔炭材料和空心炭球，并將其應(yīng)用于電極材料，期望從不同角度理解電極材料的微結(jié)構(gòu)與超級(jí)電容器的電化學(xué)行為之間的關(guān)系；在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步將中孔炭與二氧化錳摻雜構(gòu)造錳炭復(fù)合電極材料，以期通過(guò)贗電容效應(yīng)提高超級(jí)電容器的比電容值。將聚合物球與 Fe“溶液進(jìn)行離子交換，在惰性氣氛下炭化可得到具有石墨化結(jié)構(gòu)的炭球。 并且本論文還 介紹了超級(jí)電容器的發(fā)展?fàn)顩r、原理、應(yīng)用及特點(diǎn) ,歸納了超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展 . 關(guān)鍵詞 ： 超級(jí)電容器；發(fā)展原理；應(yīng)用綜述 指導(dǎo)老師簽名： The research progress of super capacitor electrode materials Student name: Class:090126 Supervisor: Abstract: Super capacitor is a cross between conventional capacitors and chemistry a new energy storage ponents between batteries, it has the very high discharge power, farah level of large capacity, high energy, wide working temperature range, very long service life, maintenance free, economic and environmental advantages. One of the nature of the electrode materials and electrolyte type is a key factor influencing the performances of super capacitor. How to improve the capacitance of capacitor value and the energy density is a focus in the study of people. This paper synthesized respectively with different spatial structure of holes in the material and the hollow carbon ball, and applied to the electrode material, hope to understand from different angles of super capacitor electrode material microstructure and the electrochemical behavior of the relationship between。此外，隨著人類科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)地球環(huán)境的保護(hù)也受到公眾的同益關(guān)注，因此，人類社會(huì)正在抓緊對(duì)新能源的開發(fā)，儲(chǔ)能設(shè)備的新應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。如在考慮到環(huán)保需要而設(shè)計(jì)開發(fā)的電動(dòng)汽車和復(fù)合電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)中，若單獨(dú)使用電池將無(wú)法滿足動(dòng)力系統(tǒng)的要求，然而將高功率密度電化學(xué)電容器與高能量密度電池并聯(lián)組成的混合電源系統(tǒng)既滿足了高功率密度的需要，又滿足了高能量回收的需要。 目前用于超級(jí) 電容器的電極材料主要有：炭材料，過(guò)渡金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物。而氧化錳因其價(jià)廉低毒，能夠提供高的贗電容值以及對(duì)環(huán)境友好等特點(diǎn)，近年來(lái)也受到廣大科學(xué)工作者的青睞。其中電極材料的比表面積、孔徑分布、表面官能團(tuán)以及微孔和中孔的比例是影響材料電化學(xué)性能的主要因素。然而對(duì)于孔深度、孔的空 I’日 J構(gòu)型以及摻炭量對(duì)電極材料電化學(xué)性能影響的報(bào)道并不是很多，因此對(duì)這些影響因素進(jìn)行研究，并制備出～種具有高比表面積、可控的孔徑分布，且能表現(xiàn)出良好的電化學(xué)行為的電極材料已成為當(dāng)今電容器發(fā)展的需求，并且可以為人們?cè)谶x擇電極材料過(guò)程中提供一個(gè)很好的參考。 第一章 超級(jí)電容器概述 超級(jí)電容（ supercapacitor），又叫雙電層電容 (Electrical DouleLayer Capacitor)、黃金電容、法拉電容，即通過(guò)外加電場(chǎng)極化電解質(zhì)，使電解質(zhì)中荷電離子分別在帶有相反電荷的電極表面形成雙電層，從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。 超級(jí)電容器是介于電容器和電池之間的儲(chǔ)能器件，它既具有電容器可以快速充放電的特點(diǎn)，又具有電池的儲(chǔ)能特性 : ① .電容量大，超級(jí)電容器采用活性炭粉與活性炭纖維作為可極化電極與電解液接觸的 面積大大增加，根據(jù)電容量的計(jì)算公式，那么兩極板的表面積越大，則電容量越大。 ② .充放電壽命很長(zhǎng)，可達(dá) 500000 次，或 90000 小時(shí)，而蓄電池的充放電壽命很難超過(guò) 1000 次， ③ .可以提供很高的放電電流（如 2700F 的超級(jí)電容器額定放電電流不低于 950A，放電峰值電流可達(dá) 1680A，一般蓄電池通常不能有如此高的放電電流一些高放電電流的蓄電池在如此高的放電電流下的使用 壽命將大大縮短。 ⑤ .可以在很寬的溫度范圍內(nèi)正常工作（ 40 70℃）而蓄電池很難在高溫特別是低溫環(huán)境下工作。 ⑦ .等效串聯(lián)電阻 ESR 相對(duì)常規(guī)電容器大（ 10F/ 的 ESR 為 110mΩ）。 超級(jí)電容器的發(fā)展 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 : 在超級(jí)電容器的研制上，目 前主要傾向于液體電解質(zhì)雙電層電容器和復(fù)合電極材料 /導(dǎo)電聚合物電化學(xué)超級(jí)電容器。 在超級(jí)電容器的產(chǎn)業(yè)化上，最早是 1987 年松下 / 三菱與 1980 年 NEC/Tokin的產(chǎn)品。 20 世紀(jì) 90 年代 ,俄羅斯 Econd 公司和 ELIT 生產(chǎn)了 SC 牌電化學(xué)電容器，其標(biāo)稱電壓為 12 450 V, 電容從 IF至幾百 F，適合于需要大功率啟動(dòng)動(dòng)力的場(chǎng)合。總的來(lái)說(shuō) ,當(dāng)前美國(guó)、日本、俄羅斯的產(chǎn)品幾乎占據(jù)了整個(gè)超級(jí)電容器市場(chǎng) ,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的超級(jí)電容器基本上都是雙電層電容器。 在我國(guó)，北京有色金屬研究總院、錦州電力電容 器有限責(zé)任公司、北京科技大學(xué)、北京化工大學(xué)、北京 理工大學(xué)、北京金正平公司、解放軍防化院、哈爾濱巨 容公司、上海奧威公司等正在開展超級(jí)電容器的研究。該項(xiàng)目完成了用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的 300 Wh/1 kW 超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。但從整體來(lái)看，我國(guó)在超級(jí)電容器領(lǐng)域的研究與應(yīng)用水平明顯落后于世界先進(jìn)水平。 ②超級(jí)電容器應(yīng)在標(biāo)稱電壓下使用。③由于 ESR 的存在，超級(jí)電容器不可應(yīng)用于高頻率充放電的電路中。單純的串聯(lián)會(huì)導(dǎo)致某個(gè)或幾個(gè)單體電容器因過(guò)壓而損壞，從而影響其整體性能 [5]。1 功率密度/W ? kg1 FY 碳 H2SO4 — FE 碳 H2SO4 — Panasonic 碳 有機(jī)溶液 400 Evans 碳 H2SO4 — Maxwell Auburn 復(fù)合碳 /金屬 KOH 800 Maxwell Auburn 復(fù)合碳 /金屬 有機(jī)溶液 ’ 7 2 000 Iivemore National