水热合成磷酸钴镍和溶剂热合成磷酸铋结构与电化学性能的研究

发布时间：2020-04-09 12:44

【摘要】：随着可再生能源,如风能、太阳能、核能等应用技术的快速发展,迫切需要研发安全、稳定的储能设备。超级电容器作为一种廉价、灵活、高能量转换效率、高功率密度、维护成本低的电化学储能设备,受到越来越多的关注。本文通过水热法制备了磷酸钴镍复合物,并对其结构进行优化;利用溶剂热法合成纳米结构磷酸铋。以磷酸钴镍复合物作为正极,活性炭(AC),磷酸铋作为负极,组装非对称超级电容器,研究其电化学性能。主要内容如下:1、通过水热法制备六棱柱型微米棒状结构磷酸钴镍。利用XRD、SEM、XPS等分析手段,研究不同反应条件下样品结构形貌的变化规律。以制备的样品作为电极材料,进行电化学性能分析。在三电极体系,镍钴摩尔比为0.8:0.2时,样品在0.5A/g的电流密度下比容量达到1905F/g,在10A/g的电流密度下,容量保持率52.9%,在5A/g的电流密度下,循环3000次,容量由1109F/g变为691F/g,容量保持率62.3%。在二电极体系,活性炭为负极,组装非对称超级电容器,工作电压0-1.6V,器件在0.5A/g的电流密度下,比电容为63.9F/g。在1A/g的电流密度下经过5000次循环后,容量保持率98.6%,在功率密度为410W/kg时,能量密度达到22.7Wh/kg。2、微米棒表面原位生成纳米片状氢氧化镍。在三电极体系,0.5A/g的电流密度下,比容量达到2113F/g,在10A/g的电流密度下容量保持率52.9%达到1119F/g。在二电极体系,活性炭为负极,在0.5A/g的电流密度下,比电容为90.6F/g。在1A/g的电流密度下循环5000次后,容量保持率接近100%,循环稳定性良好。在功率密度为430W/kg时,获得高能量密度32.2Wh/kg。3、通过溶剂热法合成基于赝电容反应的纳米结构磷酸铋负极材料。在三电极体系,0.1A/g的电流密度下,比容量达到1230F/g,5A/g的电流密度下比容量为800F/g,容量保持率65%。在二电极体系,磷酸铋为负极,磷酸钴镍微米棒纳米片状氢氧化镍复合物为正极,组装的Bi//NNCP非对称电容器,0-1.5V的电压窗口内,在0.5A/g电流密度下,比电容为240.6F/g。在功率密度为370W/kg时,能量密度高达75.18Wh/kg,功率密度在7.87KW/kg时,能量密度依然达到41.56Wh/kg。对比活性炭材料作为负极,在同等分析条件下,比容量、能量密度、功率密度都有较大幅度的提高。
【图文】：

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【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ135.32;TM53

【参考文献】

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1 张静;镍钴氢氧化物/氧化物的制备及电化学性能[D];浙江大学;2016年

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本文编号：2620772