ZnO基復(fù)合電極材料的制備與電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級電容器作為一種新型的綠色儲(chǔ)能器件，具有高功率密度，長循環(huán)壽命，快充放電速率以及環(huán)境友好等顯著優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為下一代能源裝置中最具潛力的存儲(chǔ)設(shè)備。根據(jù)電荷儲(chǔ)存機(jī)制分類，超級電容器大致可以分為雙電層電容器和贗電容器。其中，碳材料屬于雙電層電容，主要是通過電極/電解液界面發(fā)生的可逆靜電離子吸附來存儲(chǔ)電荷。而過渡金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物則屬于贗電容，主要利用電極材料表面發(fā)生的快速可逆法拉第氧化還原反應(yīng)來存儲(chǔ)電荷。目前，贗電容超級電容器的研究對象

2、主要是過渡金屬氧化物，主要因?yàn)槠湄S度高，價(jià)格低廉等特點(diǎn)；由于不同的過渡金屬氧化物有著各異的微觀結(jié)構(gòu)和組分，在作為電極材料時(shí)，電極/電解液界面性質(zhì)和離子傳輸速率也各不相同，因此電荷存儲(chǔ)能力表現(xiàn)出本質(zhì)的差異。最近，幾種電化學(xué)活性材料組合后的多組分復(fù)合材料由于協(xié)同效應(yīng)的作用表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。在這篇碩士學(xué)位論文中，我們針對過渡金屬氧化物和氫氧化物電極材料的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)并合成了兩種ZnO基復(fù)合電極材料，對其電化學(xué)性能作了充分研究和討論。主要研

3、究內(nèi)容如下：
　?。?）通過簡單的水熱法和化學(xué)浴沉積法在泡沫鎳集流體上制備了ZnO@CoNi(OH)2復(fù)合電極材料。電化學(xué)測試結(jié)果表明, ZnO@CoNi(OH)2復(fù)合電極材料在2 mA/cm2電流密度下面積和質(zhì)量比電容分別達(dá)到0.87 F/cm2和1081 F/g，優(yōu)于原始的 Co(OH)2電極材料（108 F/g）和Ni(OH)2（578 F/g）電極材料。而且具有優(yōu)異的速率比電容，即使電流密度增大到30 mA/cm2，比電容

4、仍能保持原始的64％。同時(shí)， ZnO@CoNi(OH)2復(fù)合電極材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性（3000圈后比電容保持率為85.7%）。
　?。?）通過簡單的水熱法和溶劑熱法在泡沫鎳集流體上制備了ZnO@V2O5復(fù)合電極材料。研究了第二步溶劑熱過程中不同的三異丙醇氧釩單體濃度和反應(yīng)溫度對雜化結(jié)構(gòu)材料形貌的影響，結(jié)合電化學(xué)性能測試結(jié)果得到了反應(yīng)溫度和三異丙醇氧釩單體濃度最優(yōu)化方案（100 ul，130℃,10 h）。電化學(xué)測試結(jié)果表明，Z