【摘 要】
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在当今的储能技术领域,超级电容器因为储能容量高于传统电容器而功率又高于电池而独树一帜。而其循环寿命可长达上万次,维护成本低,组成材料绿色无污染,因此在日常生活、工业
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在当今的储能技术领域,超级电容器因为储能容量高于传统电容器而功率又高于电池而独树一帜。而其循环寿命可长达上万次,维护成本低,组成材料绿色无污染,因此在日常生活、工业、国防等领域中具有广泛的应用前景。在科研人员不懈努力下,超级电容的能量密度得到显著提升,但仍低于电池。锂离子电池是一种先进的可充电电池技术,具有能量密度高、漏电率小、无记忆效应、相对环保等优势。但其功率密度以及寿命远不及超级电容器。因此,两种储能器件的优势存在互补的特征,且它们结构相似。将两者整合到同一器件中,得到综合性能优越的新型储能器件-超级电容器-电池复合器件,是目前新能源技术研究的一个重要方向。在电极材料开发进程中,过渡金属氧化物一直是重要的研究对象。锰氧化物是过渡金属氧化物中最广泛被研究的材料,具有资源充足、价格实惠、绿色环保等优势。然而锰氧化物的导电性较差,为了弥补锰氧化物的这一不足,通常采取的改善方法是与导电性好的物质组成复合材料。碳纳米管的导电能力突出且性能稳定,也是热门的储能材料。另外碳管弹性极好,组成的管状网络相互联通,有利于对活性物质起到支撑作用。本论文的研究内容主要分为两部分。第一部分研究MnO2和CNTS的复合材料做超级电容器电极的性能。我们将CVD生长碳纳米管技术和水热法制备MnO2结合,制备了MnO2/CNTs/Ni-foam复合电极。电化学性能研究表明,该复合电极表现了较好的电化学性能,其电阻很小,质量比电容最高可达411.78 F g-1,在5000次循后容量保持率为90.05%,展现了良好的循环稳定性。第二部分对尖晶石LiMn2O4作为锂离子电池正极材料的性能展开研究。水热法制备的LiMn2O4晶体性好、结晶度较高。通过电化学性能研究发现在0.1 C倍率下,LiMn2O4正极首次放电容量值为0.055 mAh。出现了较为理想的电压平台,且两个平台对称性好。电压平台的区间为3.8 V至4 V,占总容量的80%左右,体现了较好的充放电效率。短期测试表现了出一定的循环稳定性。本研究为后期研制CNT超级电容-锂电复合电池提供了有价值的结果。
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