碳基/金属氧化物的合成及其在超级电容器上的应用开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着全球经济的迅速发展，自然界中一次能源的快速消耗和环境污染的日益恶化，人类面临的能源和环境问题更加严峻，致使人类对可持续和可再生能源的需求日益增加，能源供应和环境保护已经成为世界的两大主要难题^[1]。因此发展新型电化学储能技术和利用清洁可再生能源是解决能源短缺和环境污染问题的重要途径。

超级电容器具有功率密度高、快速充放电和循环寿命长等优异的性能,近年来已引起人们越来越多的关注^[2]。与传统电容器相比，超级电容器通常每单位体积或质量能储存10至100倍的能量；与电池相比，超级电容器功率密度更高，能更快进行电荷的转移和运输，并且能达到远高于电池的充/放电循环次数。超级电容器主要适用于一些需要快速充/放电的场合，起到回馈制动、短期能量存储或瞬时功率的作用，可以用在汽车、火车、起重机和电梯等领域而较小尺寸的微型超级电容器可用于电子器件^[3]。

超级电容器主要由电解液、隔膜、集流体和电极材料组成。电解液通常分为水系和有机系两种，它们之间各有优点，水系电解液的离子电导率更高、成本更低并且易回收，而有机系电解液能提供更高的电势窗口^[4]。隔膜浸泡在电解液中，处于两个电极之间，依靠自身的电子绝缘性，防止两个电极因直接接触而导致器件短路，同时起到电荷转移的作用。

2. 研究的基本内容与方案

本课题的研究（设计）的基本内容：

1. 对碳基/金属氧化物复合材料的制备方法进行分类总结；

2. 对当前碳基/金属氧化物复合材料的电容性能进行研究；

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   3. 研究计划与安排

   第1—4周：查阅超级电容器的相关文献，对超级电容器的电极材料有一个基本的认识，完成开题报告；

   第5—14周：查阅文献，深入了解应用广泛的金属氧化物材料和碳基/金属氧化物的合成方法，以及不同的复合材料在设计思路和电容性能上的差异；

   第15周：整理查阅文献内容，完成并修改毕业论文；

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   4. 参考文献（12篇以上）

   [1] 范壮军. 超级电容器概述[j]. 物理化学学报, 2020, 36(02):9-11.

   [2] 肖谧, 宿玉鹏, 杜伯学. 超级电容器研究进展[j]. 电子元件与材料, 2019,38(09):1-12.

   [3] shao y l, maher f, sun j y, et al. designand mechanisms of asymmetric supercapacitors.[j]. chemical reviews, 2018, 118,9233-9280.

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