碳納米管膜-贗電容自支撐電極材料.pdf

1、本文以CVD法紡出柔性的碳納米管膜電極自支撐基體,通過負載贗電容活性物質MnO2和Ni(OH)2,制成超級電容器電極,并對其進行了一系列的結構和電化學性能表征。
　　MnO2/碳納米管膜柔性電極的制備主要采用了電沉積法和溫和的溶液氧化還原法,制備的復合電極比電容達70 F g-1到154 F g-1,與原始碳管膜相比,比電容提高了2~3倍。Ni(OH)2/碳納米管膜(NNCF)柔性電極的制備采用簡單的一步溶液沉積法,利用前驅體溶液

2、反應較慢且易控的特點,制備出片狀Ni(OH)2均勻包覆碳納米管的均一結構,電化學性能優(yōu)異。復合結構中Ni(OH)2利用率極高,在掃描速率為2 mv s-1下,Ni(OH)2比電容達到3351 F g-1,并且在高掃描速率(70 mv s-1)循環(huán)1500次測試后容量衰減率僅為15％。此種獨特的結構之所以具有如此優(yōu)異的電化學性能主要有以下幾個原因。首先,CNT的網絡結構作為Ni(OH)2的均勻成核點,可以有效防止Ni(OH)2的團聚并提供

3、更多的電化學活性負載基點。其次,Ni(OH)2顆粒均勻地包裹在 CNT網絡結構上,可以有效防止CNT束可能存在的堆疊現(xiàn)象,進一步提高CNT的雙電層電容對NNCF整體電容的貢獻。最后,碳納米管膜作為一種極其優(yōu)異的電子傳輸多孔網絡結構,可以有效縮短活性物質中的電子傳導和離子擴散距離,充分提高Ni(OH)2的利用率和氧化還原動力學活性?；?NNCF電極獨特且優(yōu)異的復合結構,本文進一步進行了兩方面參數(shù)改變,其一是改變Ni(OH)2在碳管膜上的

4、沉積量,其二是微調不同的前驅體溶液種類配方。改變Ni(OH)2在碳管膜上的沉積量主要是采取改變前驅體反應物濃度和沉積次數(shù)的方法來實現(xiàn),所制備的1/5NNCF(前驅體溶液濃度變?yōu)镹NCF電極的1/5)和NNCF-2(沉積兩次)與NNCF相比,1/5NNCF復合電極中Ni(OH)2的利用率最高,Ni(OH)2比電容達3671 F g-1,且高倍率循環(huán)性能最優(yōu),循環(huán)容量衰減僅為7%。通過改變前驅體溶劑種類,將過硫酸鉀換成過硫酸銨,通過控制反應