【摘 要】
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过渡金属化合物具有高理论容量和低成本,是备受关注的储能材料。但是,这类储能材料的实际容量有限,主要原因是其导电性低、活性表面积小。本论文从减小储能材料尺寸、协同促进电荷输运动力学的角度出发,通过与碳基材料的复合来提高导电性、缩短离子固相扩散距离、增加电化学活性表面积、提高电荷传输速率,从而协同促进其储能性能;通过建立电极材料与储能性能的构效关系,为过渡金属化合物的储能性能优化提供参考。经过研究,取
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过渡金属化合物具有高理论容量和低成本,是备受关注的储能材料。但是,这类储能材料的实际容量有限,主要原因是其导电性低、活性表面积小。本论文从减小储能材料尺寸、协同促进电荷输运动力学的角度出发,通过与碳基材料的复合来提高导电性、缩短离子固相扩散距离、增加电化学活性表面积、提高电荷传输速率,从而协同促进其储能性能;通过建立电极材料与储能性能的构效关系,为过渡金属化合物的储能性能优化提供参考。经过研究,取得了以下进展:1.以分级结构氮掺杂碳纳米笼（hNCNCs）为载体,采用微波辅助乙二醇法和热处理过程制备了 Co（OH）2/hNCNCs、CoO/hNCNCs 和 Co3O4/hNCNCs 复合材料,研究了载体种类、活性物质负载量、热处理气氛和温度等条件对复合材料储能性能的影响,优化获得了储能性能优良的Co（OH）2/hNCNCs复合材料;研究了不同复合材料的储能特性和储能机理,揭示了构效关系;将优选电极材料与活性炭组装成非对称超级电容器,获得了兼具高能量密度和高功率密度的储能器件。2.以前期制备的K插层氧化锰纳米线为活性材料,通过与碳材料共球磨减小氧化锰粒径、缩短离子固态扩散距离、改善导电性,进而通过惰性气氛中高温焙烧提高其结晶度。考察了热处理温度、碳材料种类、电解液类型对氧化锰/碳复合材料的储能性能的影响,优化获得具有高比容量的Mn基超级电容器电极材料,为后续研究提供了材料基础。
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