多孔碳與氧化鎳-碳材料的制備及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、作為新型儲(chǔ)能器件，超級(jí)電容器具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、充放電時(shí)間短等特點(diǎn)，在便攜電子設(shè)備及新能源汽車(chē)等領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛能。超級(jí)電容器由正/負(fù)極、隔膜和電解液組成，電極材料是影響其性能的關(guān)鍵因素。具有高比表面積或多孔結(jié)構(gòu)的電極材料通過(guò)提高電荷有效存儲(chǔ)面積和減小離子遷移距離的方式促進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能反應(yīng)發(fā)生。然而，多孔、高比表面積電極材料制備過(guò)程復(fù)雜，從而限制了它們的規(guī)?；瘧?yīng)用。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，開(kāi)發(fā)廉價(jià)高效的制備技術(shù)是本文的主要研究方向。

2、>　　高吸水樹(shù)脂作為一種廉價(jià)高分子材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征，有望通過(guò)碳化的方法高效制備多孔碳材料。溶液燃燒法則利用氧化劑(通常是硝酸鹽)和燃料之間的快速放熱反應(yīng)制備多孔金屬氧化物及其納米復(fù)合材料，生產(chǎn)效率高且成本低。本文聚焦上述兩方面內(nèi)容，制備了多孔碳及氧化鎳/碳復(fù)合材料，并研究和優(yōu)化了其電化學(xué)特性，主要內(nèi)容如下：
　?。?）以高吸水樹(shù)脂為前驅(qū)物，通過(guò)對(duì)碳化溫度控制制備出不同形貌的無(wú)定型多孔碳。結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)700 ℃碳化的樣品在1

3、M KOH溶液中，電流密度1A/g時(shí)，比電容為135 F/g，當(dāng)電流密度增大到10 A/g時(shí)，其比電容為105 F/g；比電容保持率為76％。在此基礎(chǔ)上，采用KOH對(duì)不同樣品進(jìn)行化學(xué)活化，并探討了活化工藝對(duì)產(chǎn)物性能的影響。結(jié)果表明：700 ℃下制備出的樣品，經(jīng)相同溫度KOH活化后，1A/g時(shí)比電容提升至240F/g；當(dāng)電流密度增大到10A/g時(shí)，其比電容仍可達(dá)到190F/g，5000次循環(huán)后，比電容保持率為95%。
　　（2）以硝

4、酸鎳和檸檬酸為主要原料，通過(guò)溶液燃燒法制備了介孔型非晶NiO/C顆粒。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改變硝酸根/檸檬酸摩爾比可以有效調(diào)控產(chǎn)物成分與微觀形貌。電化學(xué)測(cè)試表明，當(dāng)硝酸根/檸檬酸摩爾比為3.2:1時(shí)，制備出的樣品在1A/g電流密度下，比電容高達(dá)1270F/g，10A/g時(shí)比電容為642F/g，經(jīng)過(guò)2000次充放電后，容量保持率為77%。對(duì)該樣品進(jìn)行不同氣氛及時(shí)間退火處理后，調(diào)控樣品中碳組分的碳化程度可以進(jìn)一步優(yōu)化電化學(xué)性能；氮?dú)鈿夥障峦嘶?h