氢氧化镍/氧化镍基超级电容器电极材料的制备与性能研究
发布时间：2021-07-02 18:23
实现高效储能是21世纪人类在科学和工程领域面临的重大挑战。近年来,超级电容器吸引了研究者的广泛关注,主要是因为其具有功率密度高、生命周期长（>100000次）、操作简单等优点。但是,能量密度低和成本高的缺点限制了超级电容器的进一步发展。克服超级电容器能量密度低最有效的方法是开发新型电极材料。金属氢氧化物/氧化物是很有前景的电极材料,因为它们具有比碳材料高2-3倍的比电容。本文研究了反应时间和乙二胺浓度对β-Ni（OH）2形貌的影响以及β-Ni（OH）2的电化学性能,采用两步溶液反应法制备了电化学性能优异的ZnCo2O4/NiO复合材料,研究了CRG/NCFH复合材料的形成机理以及电化学性能。采用络合沉淀法在100℃下反应3 h合成了具有分等级结构的β-Ni（OH）2自组装微球,每个微球是由许多互联的纳米薄片组成。研究了反应时间和乙二胺浓度对产物形貌的影响。β-Ni（OH）2电极在10mA/cm2的电流密度下,最大比电容为892 F/g。而且,β-Ni（OH）2电极具有优异的循环性能,在循环1000圈以后,比电容仅仅衰减了 9.8%,最大功率密度可以达到8.9 kW/kg。以三维大...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３碳材料比容量与孔径的关系图??孔径分布也是影响碳材料电化学性能的很重要的影响因素［１５］
使得其外表面单位面积比电容有所不同。１＾３＾６〇１［１６］等人对活性炭双电层电容器电解液离??子尺寸和孔径的关系进行了深入研究，并指出当孔的尺寸和电解液离子的尺寸相一致??时，双电层电容器的比容量最大。孔径和比容量的关系如图１．３所示。??１．５．１．１活性碳??在众多的超级电容器电极材料中，人们最早使用的是活性碳（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?Ｃａｒｂｏｎ，ＡＣ）。??制备活性碳常用的活化方法有物理法、化学法以及物理－化学联用法。研宄表明，前驱??体的结构以及活化方式是影响活性碳的微观形貌和电化学性能的主要因素［１７］。??Ｋ〇ＵｔＣｈｅｉｋ〇［１８］等人采用化学活化法，釆用木材生物碳制备出了比表面积高达１５００?ｍ２／ｇ??的活性碳，并采用浸涂的方法，以泡沫镍为基底制备了超级电容器电极片。ｗｅｎ［１９］采用??ＫＯＨ作为活化剂，甲醛和间苯二酚的聚合物作为前驱体，制备出比表面积为１６７３?ｍ２／ｇ??的活性碳，比电容为５００?Ｆ／ｇ。??活性碳的比电容和比表面积并不是呈现线性关系，这不仅与活性碳的孔径分布有??关
电荷传递的电阻显著减小，在５?ｍＡ／ｃｍ２的电流密度下，比电容比电容而言，Ｎｉ（ＯＨ）２和Ｃｏ（ＯＨ）２－Ｎｉ（ＯＨ）２是合适的电容器的电的电压范围太窄了。??由于原材料的能耗低、比电容大，只要能获得宽的电压范围，精确控制，Ｃｏ／Ｎｉ复合物将会成为很有前景的电容器电极材料，??本低、低毒、环境友好以及理论比电容高（１１００－１３００?Ｆ／ｇ）等优容的重要因素。一方面，提高Ｍｎ０２的结晶度可以提高材料的失。另一方面，较低的结晶度可以增加Ｍｎ０２的多孔微结构，需要合理地控制材料的导电性和孔径。煅烧温度对Ｍｎ０２的导处理后的Ｍｎ０２在高扫速下表现出较高的比电容，在低扫速下这可能是由于Ｍｎ０２在２００?°Ｃ处理后具有较小的孔隙率和较小２在制备过程中的结构转变图。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化镍/碳纳米管复合材料的合成及其在超级电容器上的应用[J]. 邱照远,林建明,玉富达,刘桂静,林幼贞,吴季怀. 化学工程与装备. 2013(07)
[2]超级电容器炭电极材料的研究[J]. 徐斌,张浩,曹高萍,张文峰,杨裕生. 化学进展. 2011(Z1)
[3]导电聚合物超级电容器电极材料[J]. 涂亮亮,贾春阳. 化学进展. 2010(08)
[4]超级电容器高比容（RuO2/SnO2）·nH2O复合薄膜电极的研究[J]. 甘卫平,师响,黄波,刘泓,刘继宇. 材料导报. 2009(08)
[5]反相微乳液法制备核壳SiO2/Fe3O4复合纳米粒子[J]. 刘冰,王德平,姚爱华,黄文旵,上高原理畅,井奥洪二. 硅酸盐学报. 2008(04)
[6]超级电容器的原理及应用[J]. 陈英放,李媛媛,邓梅根. 电子元件与材料. 2008(04)
[7]超级电容器碳材料的研究现状与发展[J]. 张传喜,郑中华. 船电技术. 2007(05)
[8]复合材料在超级电容器中的应用研究进展[J]. 巢亚军,原鲜霞,马紫峰. 稀有金属材料与工程. 2007(06)
[9]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 肖超,唐斌,吴孟强,张树人. 绝缘材料. 2007(01)
[10]溶胶-凝胶模板法合成MnO2纳米线[J]. 汪形艳,王先友,黄伟国. 材料科学与工程学报. 2005(01)
博士论文
[1]基于电化学方法的Co3O4纳米薄膜材料制备及其性能研究[D]. 樊玉欠.浙江大学 2012
硕士论文
[1]镍—钴的氢氧化物作为超级电容器电极材料的制备与性能研究[D]. 吕播瑞.吉林大学 2013
本文编号：3260986
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３碳材料比容量与孔径的关系图??孔径分布也是影响碳材料电化学性能的很重要的影响因素［１５］
使得其外表面单位面积比电容有所不同。１＾３＾６〇１［１６］等人对活性炭双电层电容器电解液离??子尺寸和孔径的关系进行了深入研究，并指出当孔的尺寸和电解液离子的尺寸相一致??时，双电层电容器的比容量最大。孔径和比容量的关系如图１．３所示。??１．５．１．１活性碳??在众多的超级电容器电极材料中，人们最早使用的是活性碳（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ?Ｃａｒｂｏｎ，ＡＣ）。??制备活性碳常用的活化方法有物理法、化学法以及物理－化学联用法。研宄表明，前驱??体的结构以及活化方式是影响活性碳的微观形貌和电化学性能的主要因素［１７］。??Ｋ〇ＵｔＣｈｅｉｋ〇［１８］等人采用化学活化法，釆用木材生物碳制备出了比表面积高达１５００?ｍ２／ｇ??的活性碳，并采用浸涂的方法，以泡沫镍为基底制备了超级电容器电极片。ｗｅｎ［１９］采用??ＫＯＨ作为活化剂，甲醛和间苯二酚的聚合物作为前驱体，制备出比表面积为１６７３?ｍ２／ｇ??的活性碳，比电容为５００?Ｆ／ｇ。??活性碳的比电容和比表面积并不是呈现线性关系，这不仅与活性碳的孔径分布有??关
电荷传递的电阻显著减小，在５?ｍＡ／ｃｍ２的电流密度下，比电容比电容而言，Ｎｉ（ＯＨ）２和Ｃｏ（ＯＨ）２－Ｎｉ（ＯＨ）２是合适的电容器的电的电压范围太窄了。??由于原材料的能耗低、比电容大，只要能获得宽的电压范围，精确控制，Ｃｏ／Ｎｉ复合物将会成为很有前景的电容器电极材料，??本低、低毒、环境友好以及理论比电容高（１１００－１３００?Ｆ／ｇ）等优容的重要因素。一方面，提高Ｍｎ０２的结晶度可以提高材料的失。另一方面，较低的结晶度可以增加Ｍｎ０２的多孔微结构，需要合理地控制材料的导电性和孔径。煅烧温度对Ｍｎ０２的导处理后的Ｍｎ０２在高扫速下表现出较高的比电容，在低扫速下这可能是由于Ｍｎ０２在２００?°Ｃ处理后具有较小的孔隙率和较小２在制备过程中的结构转变图。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化镍/碳纳米管复合材料的合成及其在超级电容器上的应用[J]. 邱照远,林建明,玉富达,刘桂静,林幼贞,吴季怀. 化学工程与装备. 2013(07)
[2]超级电容器炭电极材料的研究[J]. 徐斌,张浩,曹高萍,张文峰,杨裕生. 化学进展. 2011(Z1)
[3]导电聚合物超级电容器电极材料[J]. 涂亮亮,贾春阳. 化学进展. 2010(08)
[4]超级电容器高比容（RuO2/SnO2）·nH2O复合薄膜电极的研究[J]. 甘卫平,师响,黄波,刘泓,刘继宇. 材料导报. 2009(08)
[5]反相微乳液法制备核壳SiO2/Fe3O4复合纳米粒子[J]. 刘冰,王德平,姚爱华,黄文旵,上高原理畅,井奥洪二. 硅酸盐学报. 2008(04)
[6]超级电容器的原理及应用[J]. 陈英放,李媛媛,邓梅根. 电子元件与材料. 2008(04)
[7]超级电容器碳材料的研究现状与发展[J]. 张传喜,郑中华. 船电技术. 2007(05)
[8]复合材料在超级电容器中的应用研究进展[J]. 巢亚军,原鲜霞,马紫峰. 稀有金属材料与工程. 2007(06)
[9]超级电容器电极材料的研究进展[J]. 肖超,唐斌,吴孟强,张树人. 绝缘材料. 2007(01)
[10]溶胶-凝胶模板法合成MnO2纳米线[J]. 汪形艳,王先友,黄伟国. 材料科学与工程学报. 2005(01)
博士论文
[1]基于电化学方法的Co3O4纳米薄膜材料制备及其性能研究[D]. 樊玉欠.浙江大学 2012
硕士论文
[1]镍—钴的氢氧化物作为超级电容器电极材料的制备与性能研究[D]. 吕播瑞.吉林大学 2013
本文编号：3260986
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