氫氧化鎳納米結(jié)構(gòu)的制備、優(yōu)化及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、隨著科技技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對能源的需求越來越大，然而日益嚴(yán)峻的環(huán)境現(xiàn)狀不允許人們過度使用化石燃料。此外，即將消耗殆盡的化石燃料卻不足以滿足人類對能源的需求。人類迫切地需要尋求新的高效可再生清潔能源，如太陽能、風(fēng)能等。然而這些能源的分散性、間歇性要求更高效、穩(wěn)定的能源存儲設(shè)備。電化學(xué)超級電容器就是在這種背景下發(fā)展起來的一種新型綠色高效儲能設(shè)備。
　　電化學(xué)超級電容器又被稱為超級電容器，綜合了二次電池和傳統(tǒng)靜電式電容器的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具

2、有壽命長、比電容高、可快速充放電、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，在人類生活、航天、國防的各個(gè)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文研究了基于納米結(jié)構(gòu)的氫氧化鎳作為電化學(xué)超級電容器電極的電化學(xué)性能并對其進(jìn)行了二氧化錳材料的復(fù)合優(yōu)化，并研究了復(fù)合材料電極用作柔性超級電容器電極時(shí)的電化學(xué)性能，主要內(nèi)容如下：
　　(1)使用簡單的水熱法在片狀納米結(jié)構(gòu)的氫氧化鎳/泡沫鎳電極材料，并采用了XRD、SEM等表征手段對電極材料進(jìn)行了物相、形貌進(jìn)行了表征，結(jié)

3、果顯示氫氧化鎳把泡沫鎳表面完全覆蓋。選用濃度為3M的氫氧化鉀為電解液對電極材料進(jìn)行電化學(xué)性能表征，如循環(huán)伏安測試，恒流充放電測試，交流阻抗測試等。在排除泡沫鎳基底對電極材料電化學(xué)性能的貢獻(xiàn)之后，恒流充放電測試結(jié)果表明，該電極材料在電流密度為2mA/cm2時(shí)面積比電容達(dá)到了2.5F/cm2。1000次恒流充放電循環(huán)后，這種電極材料的面積比電容仍保持了92.5％，表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。這種集流體上直接合成電極活性材料的合成方法簡化了超級電

4、容器的電極制備步驟，減少了電極壓制過程中導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等添加成分對電極活性材料電化學(xué)性能的影響。
　　(2)對上述電極材料進(jìn)行復(fù)合優(yōu)化，用水熱分解高錳酸鉀在電極材料上復(fù)合了二氧化錳。并對電極材料進(jìn)行了XRD、SEM、EDS等表征，確定了電極材料的成份及形貌。隨后研究了該電極材料的電化學(xué)性能，與優(yōu)化前相比，復(fù)合材料的面積比電容增加了4倍多，達(dá)到了9.56F/cm2（電流密度為5mA/cm2），循環(huán)穩(wěn)定性也顯著提高，大電流（20mA/

5、cm2）恒流充放循環(huán)2000次后復(fù)合材料電極的面積比容量仍保持了92.3%左右。
　　(3)將上述復(fù)合材料電極用作電極，自制PVA-KOH膠體為電解質(zhì)封裝了柔性固態(tài)超級電容器，并研究了復(fù)合材料作為固態(tài)器件電極的電化學(xué)性能，在恒流充放電測試時(shí)，固態(tài)器件電極的面積比電容量可達(dá)241mF/cm2（電流密度為1mA/cm2）。該電極在恒流充放電循環(huán)測試5000次后（電流密度為2mA/cm2），電容保存率為98%左右，循環(huán)性能良好。為了順應(yīng)