3。2实验部分 19

3。2。1实验原料 19

3。2。2实验仪器 20

3。2。3实验步骤 20

3。2。4表征与测试 21

3。3结果与讨论 22

3。3。1形貌分析 22

3。3。2XRD分析 23

3。3。3电化学性能分析 23

3。4小结 28

结论 29

II 本科毕业设计说明书

致谢 30

参考文献 31

本科毕业设计说明书 第1页

1。绪论

1。1引言

随着人口的持续增长和社会的不断进步，全球各个国家对于资源和能源的需求量日益增加，人们已经过度开采和消耗地球上不可再生资源。为了满足人类长期的使用、环保要求，改善人类的生存状态与环境，保障社会的长期和谐发展，不仅要改善现在的生活方式和环境，还要加紧研究推出新型绿色能源，节省现存的不可再生的能源，改善现在乃至未来能源短缺的局面[1]。这方面的工作集中在以下两方面：一是开发核能、地热能、太阳能和潮汐能等新型绿色能源；二则是研究新型的环保储能装置和设备[2]。文献综述

超级电容器（电化学电容器）是兼具二次电池和物理电容器优势的新型绿色储能元件，既拥有二次电池的良好储能特性，又能类似物理电容器一样迅速充、放电。不仅能够提供较高的能量密度，较高的功率密度，较快的充放电速度和较长的循环寿命，而且倍率性能异常突出，维护价格非常低廉，并且该类型电容器已逐渐实现产业化[3、4]。

1。2超级电容器的工作原理及结构

基于储能原理的差异，超级电容器主要可分为两大类：双电层电容器和赝电容器。双电层电容器主要是利用电解液界面与活性材料进行电荷分离过程而储能，电极材料一般选用碳基材料；而赝电容器主要是利用电极材料表面和体相中迅速发生可逆的氧化还原反应而进行储能，电极材料通常选用可变价的金属氧化物或氢氧化物和具有特殊结构（schiff碱）的导电高分子聚合物材料[5]。本文研究的是赝电容器，因此只简单介绍一下赝电容器的工作原理。

1。2。1赝电容器

1991年，B。E。Conway提出准电容(或赝电容，Pseudo-capacitor)的概念。赝电容器的工作原理是自由离子在固体电极材料表面或体相中发生欠电位沉积，通过迅速的吸脱附或氧化还原反应进行能量的存储和释放[9]。如图1。1所示，当有

外电场作用时，在电极材料的表面和内部，电解液中的自由离子会与其发生氧化还原反应，在电极/电解液的界面储存大量的电荷。在外电场撤销后，离子可以被释放到电解液中，电极中储存的正、负电荷则通过外电路形成电流。由于在活性材料的表面和内部都会发生氧化还原反应，这不仅使迁移的电荷量大大增加，而且活性物质的利用率大大提升[10、11]。

图1。1赝电容器的原理示意图

1。2。2超级电容器的结构

超级电容器的结构示意图如图1。2和图1。3所示，是由电解液、集流体、多孔性电池隔膜及高比表面积的多孔电极材料组成。为了减小接触电阻，集流体与电极材料之间要紧密相连；隔膜应满足拥有尽可能低的电子电导和尽可能高的离子电导的条件，通常为纤维结构的电子绝缘材料，如聚丙烯膜[12、13]。