MOF基超级电容器制备与测试虚拟仿真实验 下载

1、实验目的：
     1、了解超级电容器的储能原理和电极组装步骤;
     2、熟练掌握电极测试方法和结果分析.
2、实验原理：
     本实验项目采用MOF这种具有电化学活性的材料组装超级电容器电极。其储能机理
是以氧化还原反应为基础的赝电容超级电容器。在电极材料表面附近电极材料和电解质发生
可逆的氧化还原反应。反应产生的电子在电解质/电极界面上传递，这种电荷转移过程使赝电
容材料得到比双电层电容更高的能量密度。但和双电层电容相比赝电容的功率密度低，因为
化学反应比物理过程慢。此外，氧化还原反应发生在电极上，多次循环后赝电容超级电容器
稳定性变差。常用赝电容材料有杂原子掺杂的碳质材料，过渡金属氧化物、硫化物、氢氧化
物和导电聚合物等。以金属氧化物为例计算其理论比电容,如以下公式：

                                           
      其中n是氧化还原反应过程转移的平均电子数，F为法拉第常数，M为金属氧化物的摩
尔质量，V为电压窗口。
     本实验项目通过仿真技术，着重模拟超级电容器电极测试过程电极在不同电压扫速下的
电流变化；恒电流情况下电极充放电电压随时间的变化情况；以及电极在一个频率不同的小
振幅的交流电势波，测量交流电势与电流信号的比值（此比值即为系统的阻抗）随正弦波频
率ω的变化。
3、实验内容：
     1.通过水热合成法制备Zn-Ni基MOF。
     2.空气退火处理得到过渡金属氧化物（ZnO-NiO）。
     3.用刮涂法将电极材料制作电极。
     4.用电化学工作站测试制备成功的电极材料的性能，分析测试结果。