镍基电极材料的制备及其电化学性能的研究

发布时间：2017-11-18 15:16

  本文关键词：镍基电极材料的制备及其电化学性能的研究

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【摘要】：随着时代的发展,能源的消耗,发现新的、高效的能源储存装置刻不容缓。而电极材料的制备和它的微观形貌都将对能源储存装置的性能产生极大的影响。在众多材料中,镍基材料是一种应用很广和很有前景的电极材料。其中,氢氧化镍的理论比电容达到2082 Fg~(-1),有很好的发展前景。本文以镍基材料,氢氧化镍,镍锰氢氧化物作为研究对象,探究了他们在能源储存装置方向的应用。通过与石墨相氮化碳或者碳布基底复合,调控其微观形貌,进而提供更加方便的电子通道,来改善能源储存装置的电化学性能。最后,对其反应机理进行了相应的探讨。(1)通过马弗炉高温法制备了石墨相的氮化碳,利用制备好的石墨相氮化碳作为基底和醋酸镍作为镍源,在180℃的水热条件下反应得到g-C3N4/Ni(OH)2复合电极材料。通过结构,组成,形貌和电化学分析对g-C3N4/Ni(OH)2复合电极材料在电化学方面的应用做了探究。结果表明:单一片状的Ni(OH)2,由于其表面能太高,不稳定,当引入g-C3N4作为基质时,自组装形成了3D花状结构的g-C3N4/Ni(OH)2复合电极材料,3D花状结构可以增加其与电解液的有效接触面积,促进了电解液离子和电子在电化学储能材料中的快速转移,进而提供快速的充放电过程,在0.5 Ag~(-1)的电流密度下,电容高达505.6 Fg~(-1)。(2)对于镍基材料镍锰氢氧化物的制备条件进行了分析探讨。分别探究了温度和镍锰元素比例对镍锰氢氧化物的结构,形貌和电化学性能方面的影响。结果表明:不同温度和不同比例的镍锰元素对镍锰氢氧化物电极材料的结构影响较大。最终可以得出最佳制备条件,在100℃,镍锰元素比例为3:1时可以得到性能优异的电化学电极材料。(3)依据第三章的结果,在100℃下,镍锰元素一定比例下,通过一步水热法制备了镍锰氢氧化物二元电极材料。系统研究了不同碱源(HMTA和UREA)对电极材料特性的影响。通过一系列表征对所获得的二元电极材料的结构,形貌和电化学特性进行了探讨。最终得到:当碱源为HMTA的情况下,可以得到蜂窝状的镍锰氢氧化物,并且其在5 mA cm~(-2)的电流密度下,电量达2.687 C cm~(-2)(2239 Fg~(-1))。为了更加进一步的探究NiMn-LDH这种材料在电化学方向的应用,基于这种电极材料,组装了一个非对称的超级电容器——NiMn-LDH/CC//EACC-3,在1.5 mA cm~(-2)的电流密度下,器件NiMn-LDH/CC//EACC-3的电容达104.9 mFcm~(-2)。
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O646;TM53

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本文编号：1200221