氫氧化鎳-氧化鎳基超級電容器電極材料的制備與性能研究.pdf

1、實現(xiàn)高效儲能是21世紀(jì)人類在科學(xué)和工程領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。近年來，超級電容器吸引了研究者的廣泛關(guān)注，主要是因為其具有功率密度高、生命周期長(>100000次)、操作簡單等優(yōu)點。但是，能量密度低和成本高的缺點限制了超級電容器的進一步發(fā)展。克服超級電容器能量密度低最有效的方法是開發(fā)新型電極材料。金屬氫氧化物/氧化物是很有前景的電極材料，因為它們具有比碳材料高2-3倍的比電容。本文研究了反應(yīng)時間和乙二胺濃度對β-Ni(OH)2形貌的影響以及β

2、-Ni(OH)2的電化學(xué)性能，采用兩步溶液反應(yīng)法制備了電化學(xué)性能優(yōu)異的ZnCo2O4/NiO復(fù)合材料，研究了CRG/NCFH復(fù)合材料的形成機理以及電化學(xué)性能。
　　采用絡(luò)合沉淀法在100℃下反應(yīng)3 h合成了具有分等級結(jié)構(gòu)的β-Ni(OH)2自組裝微球，每個微球是由許多互聯(lián)的納米薄片組成。研究了反應(yīng)時間和乙二胺濃度對產(chǎn)物形貌的影響。β-Ni(OH)2電極在10 mA/cm2的電流密度下，最大比電容為892F/g。而且，β-Ni(OH

3、)2電極具有優(yōu)異的循環(huán)性能，在循環(huán)1000圈以后，比電容僅僅衰減了9.8％，最大功率密度可以達到8.9 kW/kg。
　　以三維大孔泡沫鎳為基底，采用兩步溶液反應(yīng)法制備了鈷酸鋅/氧化鎳(ZnCo2O4/NiO)復(fù)合電極材料。該復(fù)合材料在5 mA/cm2的電流密度下，最大為比電容1180 F/g，在循環(huán)1000圈以后，比電容仍然可以保持91％。ZnCo2O4/NiO復(fù)合材料具有如此優(yōu)異的電化學(xué)性能是因為復(fù)合物獨特的分等級結(jié)構(gòu)以及兩種

4、電化學(xué)活性物質(zhì)之間具有協(xié)同作用。這種制備方法為金屬氫氧化物/氧化物復(fù)合材料的設(shè)計和合成提供了一種新的思路，在電化學(xué)儲能領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　采用浸漬-干燥法，在化學(xué)還原氧化石墨烯(CRG)/泡沫鎳上構(gòu)筑鎳-鈷-錳氫氧化物以及鎳-鈷-鐵氫氧化物異質(zhì)結(jié)構(gòu)。此外，對復(fù)合物的組成、結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進行了分析。結(jié)果表明，CRG/NCFH復(fù)合材料的電化學(xué)性能比CRG/NCMH復(fù)合材料優(yōu)異。CRG/NCFH復(fù)合材料在5 mA/cm2的電