金屬氧化物多級(jí)結(jié)構(gòu)的制備及其在超級(jí)電容器中的應(yīng)用.pdf

1、隨著對(duì)能源需求的增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，可持續(xù)發(fā)展的新能源及其相關(guān)的能源儲(chǔ)存技術(shù)受到越來(lái)越多的關(guān)注。超級(jí)電容器被認(rèn)為是一種十分具有潛力的儲(chǔ)能器件，因?yàn)樗哂懈叩墓β拭芏?，長(zhǎng)的循環(huán)壽命以及快速的充放電性能。近年來(lái)，超級(jí)電容器的研究熱點(diǎn)主要集中在制備容量高和循環(huán)性能好的電極材料上。其中金屬氧化物電極材料因其具有較高的理論容量而備受關(guān)注，但是導(dǎo)電性差及循環(huán)壽命短的缺陷仍是制約金屬氧化物材料發(fā)展的一大障礙。本文通過(guò)優(yōu)化電極材料的納米結(jié)構(gòu)成功制

2、備了幾種結(jié)構(gòu)不同的鎳鈷基金屬氧化物電極材料，并系統(tǒng)的討論了形貌與結(jié)構(gòu)對(duì)電極材料電化學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)工作及成果如下：
　　1.通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱法在泡沫鎳上成功合成了核殼結(jié)構(gòu)NiCo2O4@NiMoO4的納米片陣列。在最優(yōu)的制備條件下，多級(jí)結(jié)構(gòu)NiCo2O4@NiMoO4電極的電化學(xué)活性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于NiCo2O4單一組分電極。在電流密度為5mA cm-2時(shí)，復(fù)合電極的面積比容量和質(zhì)量比容量分別為6.91F·cm-2和1974F·g-1，

3、其在40mA·cm-2的電流密度下循環(huán)5000次后的容量保持率為76％。此外，我們以活性炭為負(fù)極，最優(yōu)條件下制備的核殼結(jié)構(gòu)NiCo2O4@NiMoO4的納米片電極材料為正極，組裝了非對(duì)稱超級(jí)電容器，該電容器具有較高的能量密度和優(yōu)異的循環(huán)性能。
　　2.以相似的方法合成了NiCo2O4@CoMoO4的納米片陣列。由于納米結(jié)構(gòu)對(duì)活性材料獨(dú)特的保護(hù)機(jī)制，復(fù)合電極展現(xiàn)了極為優(yōu)異的電化學(xué)性能，高的面積比容量（在5mA·cm-2電流密度下5.

4、4F·cm-2）、好的容量保持率及優(yōu)秀的循環(huán)穩(wěn)定性。由最優(yōu)條件的電極與AC/grapheme復(fù)合材料組裝的非對(duì)稱超級(jí)電容器在593.5W·kg-1的功率密度下?lián)碛袠O高的能量密度42.75Wh·kg-1。此外，該非對(duì)稱電容器在10000個(gè)循環(huán)后容量幾乎無(wú)衰減。
　　3.通過(guò)水熱法制備了鎳鋁雙氫氧化物納米片（Ni-Al LDH）陣列，然后以其為一層結(jié)構(gòu)合成Ni-Al LDH@CoMoO4納米陣列電極，并討論了水熱時(shí)間對(duì)電極材料電化學(xué)性