電化學(xué)沉積制備鎳鈷基復(fù)合材料及其超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器因?yàn)槌叩墓β拭芏?，快速充放電能力以及良好的循環(huán)穩(wěn)定性受到了越來(lái)越多研究者的青睞。然而，相對(duì)較低的能量密度限制了超級(jí)電容器在實(shí)際中的應(yīng)用。目前，常通過(guò)選擇具有較高電容性能的活性材料或者組裝不對(duì)稱器件擴(kuò)大工作電位等方法來(lái)提高超級(jí)電容器的能量密度。鎳鈷雙金屬化合物理論比電容普遍較高，且來(lái)源廣、成本低，具有非常好的應(yīng)用前景，然而在較大的掃描速率下的倍率性能和穩(wěn)定性較差。石墨烯由于導(dǎo)電性好，比表面積大且可多次循環(huán)使用，和金屬化合物復(fù)合

2、后可以減弱充放電過(guò)程中體積變化或者粒子聚集，提高金屬化合物的循環(huán)穩(wěn)定性和速率性能。此外，將二者復(fù)合得到的三維多孔結(jié)構(gòu)有助于復(fù)合材料的離子傳輸速率和電子轉(zhuǎn)移速率的提高，進(jìn)一步增強(qiáng)了整體電化學(xué)性能。
　　本文通過(guò)水熱和電沉積的方法，將鎳鈷雙金屬材料與石墨烯進(jìn)行復(fù)合，得到了三維多孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料，并制備了不對(duì)稱器件，系統(tǒng)的表征和測(cè)試了其結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能。具體工作如下：
　　1．以三維連續(xù)多孔泡沫鎳為集流體和導(dǎo)電基底，通過(guò)水熱

3、法在泡沫鎳上沉積RGO，然后電沉積負(fù)載鎳鈷氧化物，制備了NCG復(fù)合電極材料。
　　(1)通過(guò)改變電沉積時(shí)間得到了NCG30，NCG50，NCG70三種復(fù)合材料。其中，NCG50呈現(xiàn)有序花瓣?duì)疃嗫捉Y(jié)構(gòu)且電化學(xué)性能最好，在電流密度為1 mA/cm2，沉積時(shí)間為50 min時(shí)，比電容高達(dá)2856 mF/cm2。
　　(2)在(1)沉積時(shí)間為50 min條件下，改變鎳鈷摩爾比例，制備了不同鎳鈷摩爾比的NCG復(fù)合材料。從SEM中可以看

4、出，鎳鈷摩爾比的不同對(duì)NCG復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)影響較大。NCG2呈現(xiàn)三維有序多孔結(jié)構(gòu)且電化學(xué)性能最為優(yōu)異，即當(dāng)電流密度為1 mA/cm2，鎳鈷摩爾比為2:8的復(fù)合電極材料比電容高達(dá)3172 mF/cm2。在連續(xù)循環(huán)充放電5000次后，電容保持率仍為初始值的92％。
　　(3)以NCG2作為正極材料，RGO作為負(fù)極材料組裝了NCG2//RGO不對(duì)稱器件，能量密度最大可達(dá)50 Wh/kg，功率密度最大可達(dá)5.6 kW/kg。與此同時(shí)，電位

5、窗增加到了1.4 V，在進(jìn)行快速的充電處理后，可以持續(xù)點(diǎn)亮LED近5 min，具有潛在的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　2.直接通過(guò)兩步電沉積法在泡沫鎳上連續(xù)負(fù)載RGO和鎳鈷硫化物制備復(fù)合材料(NCS/G)，結(jié)果如下：
　　NCS/G復(fù)合材料呈現(xiàn)花瓣?duì)疃嗫捉Y(jié)構(gòu)且在電流密度為50 mA/cm2時(shí)，電容值仍高達(dá)5540 mF/cm2，與初始值相比，僅僅損失了19%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于NS/G(30%)和CS/G(32%)的電容損失率；此外，NCS/G