镍基复合材料的设计、制备以及在超级电容器中的研究

发布时间：2020-04-20 12:28

【摘要】：随着技术的发展,人们逐渐提高了储能装置的性能要求。超级电容器是一种具有优异性能的新型储能装置,电极材料的选择直接决定了超级电容器的储能性能,因此电极材料的研究已成为超级电容器领域研究的热点。氢氧化镍及其为基质的复合材料是极具前景的一种电极材料,其最大的优点是比电容大、材料来源广泛、价格低廉且容易制备。为了增加电极材料的反应位点,调控电极材料的形貌,增大材料的比表面积,进而制备优异性能的镍基超级电容器,本文分别研究了氢氧化镍及其为基质的复合材料作为电极在超级电容器中的应用,探讨了镍基材料的结构、形态和其电化学性质的关系。主要研究内容可归纳为以下两个方面:1、以硝酸铁和硝酸钴为原料,采用液相沉积法制备了钴酸亚铁纳米材料。再以氯化镍为镍源,采用电化学沉积法制备了FeCo_2O_4-Ni(OH)_2微纳米材料。研究了复合材料的形貌结构,价态以及一系列的电化学性能。结果表明:泡沫镍具有优良的导电性和较高的比表面积,在泡沫镍上制备电极材料允许复合材料在充电和放电期间储存和释放更多电荷。该复合材料在4 mA·cm~(-2)的恒定电流下具有18F·cm~(-2)的比电容。通过1000次循环寿命测试,仍能够保持60%的容量,表明该材料具有优异的电化学性能,适用于超级电容器的电极材料。2、以硝酸钴和硝酸镍为原料,采用水热法制备了钴酸镍纳米花状材料,再以氯化镍为镍源,采用电化学沉积法制备了NiCo_2O_4-Ni(OH)_2纳米花状材料。研究了该材料的形貌结构以及一系列的电化学性能。研究结果表明:通过调节水热时DMSO的比例以及水热时间可以调控材料的形貌,进而影响材料的电化学性能。采用水热法合成NiCo_2O_4纳米材料,通过电化学沉积法在NiCo_2O_4纳米花表面进一步包覆Ni(OH)_2。通过调控电化学沉积时间,获得电化学性能最佳的NiCo_2O_4-Ni(OH)_2复合材料。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和元素分析技术分别对制备的复合材料的晶体结构、形貌和元素分布进行一系列表征。将该镍基复合材料应用到超级电容器中,在电流密度为4 mA·cm~(-2)条件下,其最高比电容分别可达到18 F·cm~(-2)和20 F·cm~(-2)。
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图 1.1 超级电容器结构示意图ig 1.1 Schematic diagram of supercapacitor structu分类级电容器工作机理的不同，大致分为两类：1、电化学电容器，导电聚合物型电容器，混合型电工作原理容器的工作原理兹在 1897 年提出了超级电容器的双电层理论。当上的电荷将会吸附电解液中异种电荷的离子，使成有规律的排列，其电荷数量与电极表面剩余电面由两个电荷层组成，分别在电极内和电解液中

四方晶系,微管,图像,赝电容器

160℃下，12 h FESEM 和(b 和 c) NiCo-LDH 四方EM 图像和 f)在空气中在 300 ℃下热处理后制备的SAED 图像。[70]d (b and c) TEM images of NiCo-LDH tetragonalmFESEM, (e) TEM image and(f) SAED pattern of as -o2O4microtubes afterthermal treatment in air at 300高赝电容器的电化学性能，科研工作者们又
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB33;TQ138.13;TM53

【参考文献】