镍钴硫化物的储能机理及其电化学性能研究

发布时间：2023-03-27 20:16

　　随着工业化程度的提高,人类社会的发展对化石燃料的依赖加剧,进一步导致了环境恶化和能源危机。为缓解上述问题,人们提高了对绿色清洁能源的开发和利用,如风能、太阳能等。而电化学电容器作为一种适用于变电流储能的储能设备,有利于进一步提高能量转化效率和电网储能器件寿命。而开发一种具高能量密度和功率密度的电化学电容器核心在于电极材料的研究,过渡金属硫化物已经被广泛地用作锂硫电池和混合超级电容器的电极材料。其中,NiCo₂S₄(NCS)由于具有较窄的带隙宽度和多元储能位点成为一种热门的电极材料。然而,NCS的储能机制尚不明确,且它的合成方法主要有高温固相法和阴离子交换法,但前者合成的NCS颗粒尺寸大,需要进一步球磨,后者制备周期又较长。因此需开发一种既能缩短制备周期又能提高NCS的电化学性能的方法。此外,虽然NCS的带隙较窄,但它仍属于一种半导体材料,因此进一步与导电材料复合有利于它电化学性能的进一步提高。本论文主要通过一步水热法成功制得NCS电极材料,研究了它的电化学性能,并详细研究了它在碱性电解液中的储能机理。进一步采用一步水热法将NCS和石墨烯复合,...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 混合超级电容器的电解液
    1.3 电极材料的分类
    1.4 硫化物电极材料
    1.5 NiCo₂S₄电极材料的研究现状
        1.5.1 硫空位的影响
        1.5.2 复合导电材料
        1.5.3 储能机制
    1.6 本论文的选题依据和研究内容
        1.6.1 选题依据
        1.6.2 研究内容
第2章 实验方法和表征手段
    2.1 实验药品和仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 仪器设备
    2.2 材料合成和电极制备
        2.2.1 一步水热法合成NiCo₂S4

        2.2.2 氧化石墨烯的合成
        2.2.3 NiCo₂S₄/还原氧化石墨烯复合电极材料的制备
        2.2.4 工作电极制备
    2.3 表征方法
        2.3.1 X射线衍射
        2.3.2 扫描电子显微分析
        2.3.3 透射电子显微分析
        2.3.4 X射线光电子能谱
        2.3.5 X射线吸收光谱分析
        2.3.6 电感耦合等离子体质谱
        2.3.7 红外光谱分析
        2.3.8 拉曼光谱分析
    2.4 电化学测试
        2.4.1 三电极测试
        2.4.2 循环伏安法
        2.4.3 恒流充放电法
        2.4.4 交流阻抗谱
        2.4.5 双电极测试
第3章 一步水热法合成NiCo₂S₄电极材料的电化学性能研究
    3.1 实验结果与讨论
        3.1.1 三维花状NiCo₂S₄电极材料的形貌与结构表征
        3.1.2 NiCo₂S₄单电极的电化学性能分析
        3.1.3 混合超级电容器性能评估
    3.2 小结
第4章 含硫空位NiCo₂S₄电极材料在碱性电解液中的储能机理研究
    4.1 表征与讨论
        4.1.1 结构、形貌和循环稳定性分析
        4.1.2 电化学热力学分析
        4.1.3 电化学阻抗谱分析
        4.1.4 X射线光电子能谱分析
        4.1.5 X射线吸收光谱分析
        4.1.6 红外光谱分析
        4.1.7 Raman光谱分析
        4.1.8 电感耦合等离子体质谱分析
        4.1.9 透射电镜分析
    4.2 电化学动力学分析
    4.3 电极储能机理分析
    4.4 小结
第5章 一步水热法合成NiCo₂S₄/rGO复合电极材料的电化学性能研究
    5.1 结果与讨论
        5.1.1 复合电极材料的结构分析
        5.1.2 NiCo₂S₄/rGO形貌分析
        5.1.3 单电极电化学性能分析
        5.1.4 混合超级电容器性能评估
    5.2 小结
第6章 校外实践工作
    6.1 校外实践内容
    6.2 材料合成
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 晶体结构分析
        6.3.2 形貌分析
        6.3.3 电化学性能分析
    6.4 总结与展望
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果



本文编号：3772783

suoshi