镍钴基双金属氧化物纳米阵列的制备和电化学储能研究

发布时间：2021-08-27 01:54

　　电化学储能作为解决能源危机和环境污染的有效方式而备受关注。超级电容器作为代表性的电化学储能系统,具有很高的功率密度、优良的倍率性能、宽泛的工作温度区间和良好的循环稳定性等优点被广泛研究,但由于能量密度较低的原因限制了其实际应用范围。影响超级电容器性能最主要的因素就是电极材料的性质。因此开发出性能优异并且具有高能量密度的电极材料成为当下研究的热点。过渡金属氧化物因为具有较高的理论比电容等优点是理想的超级电容器电极材料之一,但也有循环性能和倍率性能较差等缺点。构建合理的纳米结构和与其他物质复合是两种提升材料性能的有效方式。本文选定镍钴基金属氧化物作为研究对象,通过构建合适的纳米阵列结构以及与石墨烯复合来设计和制备高性能的超级电容器电极材料,开展工作如下:（1）使用简单的水热法,在泡沫镍上构建了锯齿状NiCoO₂纳米阵列。该结构能有效增加比表面积并且缩短离子和电子的输运通道,从而增加材料的比电容并提升倍率性能。电化学结果表明水热时间为6h的样品具有较为优化的超级电容性能,在0.5 A g^-1的测试电流密度下该样品比电容达到了1599.5F g

【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１不同电化学储能装置的比功率－比能量（Ｒａｇｏｎｅ）图ｎ２１??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒａｇｏｎｅ?ｐｌｏｔ?ｏｆ?ｓｅｖｅｒａｌ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ?ｅｎｅｒｇｙ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｄｅｖｉｃｅｓ?＊??

作用［４＿１１］。由此基于可再生能源的储能技术得到了科研工作者的广泛关注。在众多的储??能系统中以电化学储能应用最为广泛，其中又以电池和超级电容器为最具代表性的两种??先进的电化学储能技术。图１－１所示Ｕ２］为多种电化学储能装置的Ｒａｇｏｎｅ图，反映了各??种储能装置的能量密度与功率密度的关系。其中传统电容器拥有最高的功率密度但是受??限于储能机制导致能量密度较低，虽然电池具有最高的能量密度，但是因为电池在充放??电过程中电子和离子传输迟缓导致功率密度较小，而且一些电池如锂离子电池如果长时??间在高功率状态下运行，容易发热和产生枝晶从而导致严重的安全问题［１３３４］。??Ｃａｐａｃｌｆｅｒｓ??＾?＇：?｜?！?｜?｜???１ＵＪ?．卜．—！?１?ｒ?一１??－?「？、、．；?ｉ?丨?ｉ??Ｃ３ｔ＊?１???；?？??????—ｊ?—；—????＞??Ｈｙｂｒｉｄ?ｃａｐａｃｉｔｏｒｓ??、１?门４?Ａｑｍａａｓ，?／?｜???ｆｃ?：?：．．…—??ｉ?Ｂｅｃｔｎｏｄ＞ｅｍｉｃａＪ??１?１?〇?＿?＝???—?；???ｉｎ，?：?ｊ?Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ?ｐ＾ｉ????ＥＤＬＣｓ??１０°??：?＾?丨?：?＊???１０２?１０１?１０ｆＪ?１０１?１０２?１０３?１０４??Ｓｐｅｃｉｆｉｃ?ｅｎｅｒｇｙ?／?Ｗｈ?ｋｇ１??图１－１不同电化学储能装置的比功率－比能量（Ｒａｇｏｎｅ）图ｎ２１??Ｆｉｇ．?１－１?Ｒａｇｏｎｅ?ｐｌｏｔ?ｏｆ?ｓｅｖｅｒａｌ?ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃ

Ｔｉｍｅ?（ｓ）?Ｔｉｍｅ?（ｓ）??图２－２?（ａ）典型的超级电容器型ＧＣＤ曲线，（ｂ）典型的电池型ＧＣＤ曲线［ｎ??？?［１７］??Ｆｉｇ．２－２?（ａ）?Ｔｙｐｉｃａｌ?ｓｕｐｅｒｃａｐａｃｉｔｏｒ?ｔｙｐｅ?ＧＣＤ?ｃｕｒｖｅ，（ｂ）?ｔｙｐｉｃａｌ?ｂａｔｔｅｒｙ?ｔｙｐｅ?ＧＣＤ?ｃｕｒｖｅ?１??１４??


本文编号：3365411