超級電容器用過渡金屬氧化物及其復合物的研究.pdf

1、超級電容器是介于靜電電容器和二次電池之間的一種新型的儲能器件，其具有功率密度高、充放電時間短和使用壽命長等優(yōu)點，近來已經(jīng)成為電化學儲能領域的研究熱點。具有典型贗電容行為的過渡金屬氧化物具有理論比電容高、電化學可逆好和環(huán)境友好等特點，有望成為下一代超級電容器電極材料。但是由于其導電性差，過渡金屬氧化物的大電流下電化學利用率低、倍率性能較差?；谝陨戏治?，本論文通過摻雜、與高電導率的碳材料或金屬基底進行復合等方法改善金屬氧化物的電化學性能。

2、具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)以5-磺基水楊酸(SSA)為配體水熱法制備Ni-Co雙氫氧化物(Ni-CoLDHs)前驅(qū)體，然后在空氣中熱解得到三維花狀結構的Ni-Co復合氧化物電極材料。Co3O4的摻雜增加了電極的導電性，并且Ni-Co復合氧化物具有大的比表面積和豐富的介孔孔道。將Ni-Co復合氧化物作正極，分別以活性炭或介孔碳作負極組裝成水系混合型超級電容器。電化學測試結果表明：以介孔碳為負極的電容器倍率性能更加優(yōu)異，而以活性炭

3、為負極的電容器則具有更高的能量密度。Ni-Co氧化物//AC混合型電容器的比電容和能量密度分別可以達到50.6Wh·kg-1。該混合體系經(jīng)過1000次循環(huán)后，比容量保持率為73％。
　　(2)通過兩步法在Ni網(wǎng)基底上生長有序的Co3O4納米線陣列，Ni網(wǎng)基底的使用大幅提高了電極的導電性和離子傳輸速度。由于Co3O4納米線陣列直接生長在三維多孔的Ni網(wǎng)骨架上，所制備的Ni-Co3O4電極具有獨特的三維多級孔道結構。該電極在2A·g-

4、1電流密度下的比電容為1160F·g-1，20A·g-1的電流密度下的比電容仍保持為820F·g-1。并且，其在8A·g-1電流密度下循環(huán)5000次，比電容衰減僅為9.6%。以Co3O4納米線陣作正極，活性炭作負極組成的混合體系的能量密度和功率密度分別達到37.8Wh·kg-1和19.5kW·kg-1。
　　(3)采用靜電紡絲的技術制備C-Co3O4復合納米纖維，包覆在Co3O4納米顆粒外層的碳纖維增強了復合物的導電性，改善了Co