【摘 要】
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与传统物理能源储存设备相比,超级电容器的能量密度更高,并且质量更轻、体积更小;与锂离子电池相比,超级电容器具有更简单的结构、更快的充放电速度和功率密度,故超级电容器
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与传统物理能源储存设备相比,超级电容器的能量密度更高,并且质量更轻、体积更小;与锂离子电池相比,超级电容器具有更简单的结构、更快的充放电速度和功率密度,故超级电容器现阶段受到广泛的关注。使用脱合金化-自氧化法制备出的纳米多孔金属氧化物复合电极具有高比表面积、孔径可调、活性物质负载量高等优点,在赝电容超级电容器领域具有广泛的应用前景。但脱合金纳米多孔金属存在宏观脆性等问题,限制了其批量制备。本论文以纳米多孔NiCoMn合金基电极片的宏量制备为目标,研究了制备工艺对其赝电容性能的影响,为后续的产业应用奠定了坚实的基础。本论文的主要研究内容有:(1)采用脱合金化-自氧化法制备出柔性纳米多孔复合金属氧化物电极,通过对自由腐蚀时间、电化学极化、退火工艺、退火温度以及电极厚度和自燃影响等因素的研究,总结出电化学性能最佳的柔性复合电极的制备工艺:使用100μm的三层复合金属板置入腐蚀液中进行2 h的自由腐蚀,取出用去离子水清洗后,防止其发生自燃反应,然后置入Ar环境中以400℃的退火温度进行退火处理,得到柔性复合电极。(2)对此柔性复合电极进行电化学测试,测试结果在电流密度为1 Acm-3时,其体积比电容可以达到960 Fcm-3。而改进制备工艺后,对带有金属表面的柔性复合电极进行电化学测试,测试结果在电流密度为1 Acm-3时,其体积比电容高达1255 Fcm-3。(3)超级电容器器件由上述制得的多层柔性复合电极焊接镍极耳后,正负电极相互交替覆盖,并使用水系超电隔膜进行阻隔,最后置入铝塑膜中并加入电解液组装而成,工艺简单、成本较低。器件的电化学测试结果在电流密度为0.125Acm-3时,体积比电容为90.6 Fcm-3,能量密度为3.1 m Whcm-3,功率密度为2.5m Wcm-3。
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