钴基纳米阵列的制备及其电化学电容性能的研究

发布时间：2021-09-13 11:12

　　超级电容器因具有高功率密度、充放电速度快以及安全可靠等诸多优点而成为近年来最具有发展前景的新型储能器件之一。在众多影响超级电容器电化学性能的因素中,电极材料是决定性因素之一。因此,制备和研究具有优异电化学性能的电极材料对于超级电容器的发展至关重要。钴基金属氧化物由于具极高理论比电容、储量丰富、成本低、环保无毒等优点被视为理想的超级电容器材料,然而钴基金属氧化物的低导电特性导致其实际比电容远低于理论比电容。为克服上述缺点,本文通过对电极材料进行纳米阵列化设计,制备了具有优异电化学性能的用于超级电容器的钴基自支撑纳米阵列电极材料。论文具体研究内容如下:（1）采用简便的水热煅烧法,直接在泡沫镍基底上生长了均匀的MnCo₂O₄纳米线阵列,单根纳米线的形状为圆锥型。由于泡沫镍具有良好的导电性且该制备方法避免了对粘结剂使用,因此本文制备的MnCo₂O₄纳米线阵列表现出优异的电化学性能,在1 mA·cm^-2的电流密度下表现出1.79 F·cm^-2的比电容,且在10mA·... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同储能系统的功率密度和能量密度关系图

图1-2双电层电容电荷存储机制的能量存储机制（2）赝电容存储机制

孔径需为离子尺寸的两倍，以允许离子吸附在孔壁形成双电层储存电荷。之前研究者们认为当离子尺寸超过孔径时，溶剂化的离子无法进入孔内，孔径减小时，碳材料的双电层电容会因此降低。然而，这种“常识”的推中被否定了，研究者们发现当碳材料的孔隙宽度减小且在孔径比离子尺还小时，材料的比电容大幅增加[32, 33]。有报道提出[32]当碳材料的孔径小形成微孔时，令活性材料的体积比电容从原来的 55 F·cm-3提升至 80 F·c理论模拟，人们发现孔隙宽度降低是实现高比电容的诱因[34]。因此，目前料的孔径，是增加碳基材料比电容的热点研究[35]。Li 等人[36]报道了当以 KOH 作为活化剂，使用甲阶酚醛树脂作为前体，制具有分层结构的多孔碳，这种具有均匀相连大孔的碳材料表现出低电阻、(307 F·g-1)和优异的倍率性能，在超级电容器电极时，展现出良好的电化定性。 此外，Sevilla 等人[37]通过碳化葡萄糖酸钠，制备了高度孔化且具构的微孔/中空纳米片，这种具有分级结构的多孔纳米片在 150A·g-1的超度下，仍表现出高达 140 F·g-1的比电容。综上所述，设计制备具有特殊基纳米材料，能增强碳基材料双电层电容储电能力。

【参考文献】：
期刊论文
[1]超级电容器用过渡金属磷化物材料的进展[J]. 金玉红,赵晨辰,姜前蕾,纪常伟.  电池. 2018(05)



本文编号：3394990