鈷酸鎳及其復(fù)合材料的控制合成與電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種新型的綠色能量存儲(chǔ)裝置，迄今，已引起世界各國研究者的廣泛關(guān)注。對(duì)于超級(jí)電容器而言，電極材料的性質(zhì)對(duì)其電化學(xué)性能有著至關(guān)重要的影響。因此對(duì)超級(jí)電容器電極材料的設(shè)計(jì)和研究具有重要意義。三元金屬氧化物鈷酸鎳（NiCo2O4）因其高的電化學(xué)活性、好的導(dǎo)電率以及環(huán)境友好等特點(diǎn)而被認(rèn)為是非常有前景的超級(jí)電容器電極材料。然而，在實(shí)際的電極反應(yīng)中，由于NiCo2O4電極材料的利用率低、孔結(jié)構(gòu)不均勻以及結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等因素大大降低了NiCo2

2、O4的應(yīng)用。因此，本論文通過研究設(shè)計(jì)新穎的NiCo2O4納米多孔結(jié)構(gòu)和復(fù)合電極材料，來增加其比表面積和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，在保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)還能有效提高電極材料利用率和電荷存儲(chǔ)能力。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　首先，利用簡單、溫和的水熱法，在沒有使用模板和表面活性劑的條件下成功合成蒲公英狀的 NiCo2O4微球，并考察了其電化學(xué)性能。測試結(jié)果表明，在電流密度為1 A g-1時(shí)，NiCo2O4微球的比電容為372 F g-1，當(dāng)電

3、流密度從1增加到10 A g-1時(shí)，其比電容仍有84.1％的保持率。并且在電流密度為5 A g-1下循環(huán)2000次后其比電容保持率為88.3%。
　　其次，利用水熱法和化學(xué)共沉淀法成功制備出NiCo2O4-MnO2和Co3O4-MnO2復(fù)合納米線，使用XRD、SEM、TEM和BET等技術(shù)對(duì)其成分和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并對(duì)比了NiCo2O4-MnO2和Co3O4-MnO2納米線的超級(jí)電容器性能。測試結(jié)果表明NiCo2O4-MnO2納米線

4、具有大的比表面積、高的孔隙率以及好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。且NiCo2O4-MnO2納米線三電極體系下表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能，其比電容為343 F g-1，在5 A g-1的電流密度下循環(huán)3000次后，容量保持率為89.7%。
　　最后，以Cu納米線作為載體，利用化學(xué)共沉淀法成功制備出Cu/CuOx/NiCo2O4核殼納米線。金屬Cu可以增加復(fù)合材料的導(dǎo)電性，從而提高電極材料的電子遷移率。三電級(jí)體系下的電化學(xué)性能測試表明，在1 Ag-1的電

5、流密度下，Cu/CuOx/NiCo2O4核殼納米線的比電容達(dá)到578 F g-1，經(jīng)過6000次的充放電后，比電容保留率為98.9%，表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。在兩電極體系的研究中，Cu/CuOx/NiCo2O4//AG非對(duì)稱超級(jí)電容器件最大能量密度和功率密度分別達(dá)到12.6 Wh kg-1和4.94 kW kg-1，且在2 A g-1的電流密度下循環(huán)10000次后仍有98.2%的電容保持率，表現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛能。
　　本論文圍繞