超級(jí)電容器鈷基電極材料的制備及性能表征.pdf

1、超級(jí)電容器憑借其高的功率密度、優(yōu)異的可逆性和良好的循環(huán)性能等優(yōu)勢，在電子儀器和混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域內(nèi)展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。鈷化合物具有良好的電容性能和環(huán)境友好性，是超級(jí)電容器電極材料中重要的組成部分。超級(jí)電容器電極材料可用溶劑熱法制備，在運(yùn)用該方法制備四氧化三鈷或者氫氧化鈷的溶劑時(shí)，其反應(yīng)溶劑都是水與其他非水溶劑按照一定的比例混合，并沒有在純非水溶劑中研究其性質(zhì)。因此，我們以此為研究切入點(diǎn)，力爭探究出在純有機(jī)溶劑中，該電極材料的形成過程以及

2、其應(yīng)用于超級(jí)電容器時(shí)所表現(xiàn)出的電化學(xué)性能。本課題首次采用簡易溶劑熱法制備得到了氫氧化鈷/四氧化三鈷電極材料，并用 XRD、SEM、循環(huán)伏安、恒電流充放電和交流阻抗等手段對(duì)其物質(zhì)組成、微觀形貌和電化學(xué)性質(zhì)等一系列問題展開研究。本文主要研究反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度對(duì)電極材料性能的影響，并且對(duì)其形貌的演變做了深入的探究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴硝酸鈷濃度為0.05M時(shí)，隨著溫度的升高，所得到的樣品的物相由片層狀的α-Co(OH)2相逐漸

3、轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐谓Y(jié)構(gòu)的Co3O4相。并且，電極材料的物相組成是由反應(yīng)物濃度和反應(yīng)溫度共同影響的。在較高的反應(yīng)物濃度或反應(yīng)溫度的條件下，電極材料更易形成球形的四氧化三鈷相；⑵反應(yīng)溫度為170℃，硝酸鈷濃度為0.05 M時(shí)，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，所得到的樣品的微觀形貌由原先的片層狀球形結(jié)構(gòu)逐漸變成獨(dú)立單一的片層狀結(jié)構(gòu)。并且，片層邊緣的形貌由原先的棱角光滑狀態(tài)逐漸變成棱角分明狀態(tài)；⑶電極材料的電化學(xué)性能是由反應(yīng)物濃度和反應(yīng)溫度協(xié)同作用的。硝酸鈷濃度為

4、0.1M，反應(yīng)溫度為170℃所制備的樣品所表現(xiàn)出的電化學(xué)性能最為優(yōu)秀。在此溫度下，電流密度為1、2、5、7、10和15A·g-1的情況時(shí)，其對(duì)應(yīng)的比容量分別為594、510、433、396、368和336F·g-1。電流密度由1A·g-1到15A·g-1時(shí)，比容量仍然保持56.6％，表現(xiàn)出良好的倍率性能。在8A·g-1的電流密度下，1100次循環(huán)之后，放電比容量相比于最大值仍然保持85.3％，比容量達(dá)到331F·g-1，表現(xiàn)出優(yōu)良的循環(huán)