熔盐法制备氮掺杂碳与MnxOy纳米粒子杂化体及其超级电容器性能研究文献综述
2020-05-06 16:51:12
文 献 综 述 1、选题背景及意义 随着近年来可穿戴便携式电子产品的飞速发展,超级电容器作为一种新兴的、轻量化、可柔性化的绿色储能器件在世界范围内受到越来越多的关注。
[1] 与电池储能器件相比,超级电容器具有较大的功率密度、较宽的工作温度窗口、较快的充放电速度和较好的循环稳定性等诸多优势[2],可在极短时间内向系统释放能量,已经广泛应用于电动汽车、电动公交车等交通领域。
一方面,在目前应用于超级电容器的诸多电极材料中,碳(C)材料是应用最多、最成熟、商业化程度最广的一种电极材料。
对碳材料结构的改性、微观形貌的优化迄今为止仍然是电容电极材料研发领域的热点,而其中对碳材料的进行异质原子(如N原子)掺杂,是提高电容器比电容和改善电化学性能的重要途径之一。
[3] 另一方面,过渡金属氧化物(Transition metal oxide,TMO)作为一种常见的大理论容量赝电容材料(如MnxOy),因其结构中存在的大量氧化位点和较高的化学稳定性,且成本低廉环境友好,从而被广泛研究。
[4] 然而因受到材料自身导电性和比表面积的限制,锰氧化物基超级电容器的实际比电容与理论值相差较大,同时其结构不稳定也造成循环稳定性较低。
[5] 因此,我们考虑通过熔盐法制备一种氮掺杂碳的MnxOy纳米粒子杂化体,通过N掺杂C与MnxOy的协同效应,获得既具有大比表面积、高导电率又具有法拉第赝电容优点的复合电极,以期获得具有更加优异电化学性能的超级电容器。
2、电极材料概述 2.1碳材料体系 作为一种基础电极材料,碳材料的应用形式较为多样(如石墨烯、碳纳米管、碳纤维、碳纳米片和多孔碳材料等),其良好的导电性、较高的比表面积以及稳定的物化性质、储量大来源丰富等优势,使其成为电极材料领域的研究热点。
但其较低的理论比容量(100-200 F#183;g-1)阻碍了碳材料的进一步发展与应用。
为提高碳电极材料的性能,目前主要的解决思路有:提高电极表面的活性位点数量、加速电解液离子在电极材料中的传质、增强活性位点对电解液的吸附能力、提高活性离子在电极体相的分离与迁移效率等几个环节。
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