锌基氧化物纳米纤维的制备及其电化学性能研究
本文关键词：锌基氧化物纳米纤维的制备及其电化学性能研究 出处：《哈尔滨师范大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：超级电容器具有快速充/放电、功率密度大、循环寿命长等优点,已经成为新时代最具潜力的储能器件之一,有效地解决了能源短缺等问题。众所周知,超级电容器的电极材料是影响其应用性能的关键因素,因此,制备具有高性能的电极材料成为当今研究工作的重中之重。本论文主要以锌基氧化物为主要材料,设计、制备具有核壳结构的高性能电极材料。对所制备的电极材料的微观形貌结构和电化学性能进行系统探究,说明其电化学储能机制及协同作用的原理。同时,将制备的电极组装为非对称电容器,证明合成的材料具有一定的实际应用价值。本论文为日后超级电容器的研究提供较为有效的实验数据。具体研究内容如下:(1)采用静电纺丝法和水热法相结合,制备具有核壳异质结构的ZnO@Ni(OH)_2电极材料。该电极材料表现出优异的电化学性能,如较高的比容量(在2 mV·s-1扫速下其比容量可达2218 F·g-1),即使在较高扫速下,仍表现出优异的倍率性能。此外,以ZnO@Ni(OH)_2为正极、多孔碳纤维(PCF)为负极将其组装成非对称电容器。当功率密度为129.7 W·kg-1时,能量密度可达57.6 Wh·kg-1。因此,ZnO@Ni(OH)_2电极材料具有较大的潜力作为高性能的能量存储装置。(2)通过沉淀法直接将NiS_2纳米粒子生长在ZnO纳米纤维表面,得到的ZnO@NiS_2核壳异质结构具有较高的比容量,在2 mV·s-1扫速下其比电容为2170F·g-1,在200 mV·s-1扫速下循环5000圈后,容量保持率为83%。以ZnO@NiS_2为正极、PCF为负极,组装成全固态非对称电容器,在功率密度为223.8 W·kg-1时,其能量密度为49.7 Wh·kg-1,证明其具有潜在的应用价值。(3)采用简单水热方法将ZnCo_2O_4纳米针直接生长在多孔碳纤维上(PCF),得到具有核壳结构的PCF@ZnCo_2O_4复合材料。这种独特的结构充分利用了PCF优良的导电性以及ZnCo_2O_4高比电容的特性,得到柔性、无粘合剂及导电材料的超级电容器电极。在2 mV·s-1扫速下,其比容量为1384 F·g-1。此外,将其组装成全固态非对称电容器,以PCF@ZnCo_2O_4为正极、PCF为负极,在功率密度为222.7W·kg-1时,能量密度为49.5 Wh·kg-1。经过3000圈循环,表现出优异的循环稳定性,保持率为90%。
[Abstract]:A high - performance electrode material with core - shell structure is prepared by using ZnO @ Ni ( OH ) _ 2 as positive electrode and porous carbon fiber ( PCF ) as anode and porous carbon fiber ( PCF ) as negative electrode .
【学位授予单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM53
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，本文编号：1397435
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