钴酸镍超级电容器电极材料的制备及其性能的研究

发布时间：2020-07-09 08:16

【摘要】：超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间的新型储能器件,它兼有传统电容器功率密度大和二次电池能量密度高的优点,且其充电的速度快、循环的寿命长。超级电容器的性能与电极材料有直接的关系,本文以廉价的钴和镍盐制备钴酸镍材料,并与活性碳以及聚苯胺碳(PAnC)制备了钴酸镍碳(NiCo_2O_4-C)和钴酸镍聚苯胺碳(NiCo_2O_4-PAnC)复合电极材料。本文采用物理和化学的测试方法对材料结构和电化学性能进行了研究。通过循环伏安法、恒电流充放电等电化学测试方法和X-射线衍射、扫描电镜、透射电镜等物性表征,研究了所制备材料的晶体结构、表面形貌和电容特性等。本论文通过简单的共沉淀方法制备了钴酸镍碳(NiCo_2O_4-C)复合电极材料。探讨了制备复合电极材料的最佳制备条件。发现烧结温度对钴酸镍的形成及形貌影响大,只有温度高于250℃才能形成钴酸镍,且在250℃形成-C材料中NiCo_2O_4的平均粒径约为6.7 nm,而当温度高于250℃后,随温度的升高,形成NiCo_2O_4-C复合材料中钴酸镍的粒径增大。研究NiCo_2O_4-C复合材料的最佳制备条件为在温度为250℃下煅烧4 h,C与钴酸镍的比例为1:1.5,Ni与Co的原子比为3:1。氧化法制备了聚苯胺碳电极材料。同时对反应温度、反应物的比例等方面进行研究。得到的最佳合成工艺条件为:在25°C条件下,加入适量SDS,活性碳与PAn单体的质量比为5:2。NiCo_2O_4-PAnC复合电极材料,聚苯胺碳与钴酸镍的最佳比例为1:1.5,用这一比例制备的NiCo_2O_4-PAnC的电化学性质最好,其比电容为569.33F·g-1。比较了镍氧化物、钴氧化物、NiCo_2O_4、NiCo_2O_4-C复合电极材料,以及钴酸镍和活性碳混合制备的电极NiCo_2O_4-C的性能,结果表明在相同的条件下NiCo_2O_4-C复合电极材料循环伏安曲线所包围的面积最大,具有最大的电容率。比较了PAnC、NiCo_2O_4-C和NiCo_2O_4-PAnC三种材料的电化学性能,结果表明,NiCo_2O_4-PAnC具有比PAnC、NiCo_2O_4-C更好的电化学性能,因此三种材料相比NiCo_2O_4-PAnC是作为超级电容器更好的电极材料。
【学位授予单位】：哈尔滨师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ138.13;TM53

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本文编号：2747199