镍钴基硒化物电极材料的制备、表征及其超电容性能

发布时间：2020-11-09 20:24

　　 镍钴基金属氧化物与硫化物一直以来受到人们的极大关注,并且镍钴基硫化物目前已经在很多领域表现出优异的电化学性能。然而对于共处在同一主族的硒元素,直到现在也很少被报道被用于电化学领域。为了开发更好的电极活性材料,金属硒化物逐渐进入人们视野。首先金属硒化物的电导率要高于一般硫化物,这将有利于反应过程中电荷转移;其次金属硒化物提供的法拉第赝电容,相比于碳材料要高很多。因此将金属硒化物应用于超电材料含有很高的研究价值。故本文将通过简单溶剂热法制备合成出性能优异的镍钴基金属硒化物。具体研究内容如下:(1)通过改变实验的条件,以溶剂热法制备多相的双金属镍钴硒化物,得出当反应物镍钴盐摩尔比为2:1时,具有相对更好的性能。对其进行电化学测试,当电流密度从2 A/g增大到10 A/g时,其容量保持率高达到85%。在组装成混合超级电容器,在电流密度为0.2 A/g的条件下,其比容量为131.7 F/g,并且最大能量密度和功率密度分别为38 Wh/kg和2175 W/kg。最后进行循环性能测试,在1 A/g下连续5000次充放电后,仍能保持83%以上的容量,表明材料的电化学稳定性良好。(2)采用溶剂热方法制备出具有中空微纳结构的镍钴硒化物电极材料。首先中空的特殊结构的存在,有利于有效提高材料比表面积,并且异质结构存在,多组分金属离子间的协同作用,可以加快电化学反应的过程中的氧化还原反应,最终对材料性能显著提高。在进行三电极测试后,在2 A/g时,其比电容可达达742F/g,增大到10 A/g时,其比电容可达500 F/g,仍有70%的比容量保持率。而组装成不对称电容器后,同时,在0.25 A/g的电流密度下,其比容量高达146 F/g,并且当将电流密度增大到3 A/g时,测后发现其比容量仍然还保持在108 F/g,表明其在较高的电流密度下仍具有较高的比容量。(3)采用简单的两步溶剂热法,通过调整硒源的使用量合成出多种多组硒化物电极材料,同时在进行循环伏安过程中,发现并提出新的硒化物储能反应机理。分析其储能机理,并提出新的储能机制。另外在对多组电极材料进行测试后发现多元金属硒化物NiCoSe2具有优异的电化学性能,在三电极体系下,其电流密度为2 A/g时,此时质量比容量接近748 F/g,然而当增加到30 A/g的大电流密度下时,其比容量仍有320 F/g左右,具有很好的倍率性能。当将其组装成不对称电容器后,循环充放电性能优异,在经过5000次后仍有82.3%的比容量。且计算其能量密度和功率密度后,最大高达33 Wh/kg和3750 W/kg。因此NiCoSe2电极材料十分适合做为超级电容器。
【学位单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：O611.4;TM53
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第一章 绪论
    1.1 超级电容器简介
        1.1.1 超级电容器的特点
        1.1.2 超级电容器分类及储能机理
        1.1.3 超级电容器的应用
    1.2 超电容电极材料研究进展
        1.2.1 碳基材料的研究进展
        1.2.2 导电聚合物研究进展
        1.2.3 法拉第赝电容电极材料研究进展
    1.3 本论文的研究意义和主要内容
xCo_ySe硒化物的制备、表征及超电容性能'>第二章 Ni_xCo_ySe硒化物的制备、表征及超电容性能
    2.1 引言
    2.2 实验内容
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 样品制备
        2.2.3 样品表征
        2.2.4 电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 样品的物性表征
        2.3.2 样品的形貌结构表征
        2.3.3 样品的电化学性能表征及分析
    2.4 本章小结
第三章 中空镍钴硒化物电极材料的制备、表征及其超电容性能
    3.1 引言
    3.2 实验内容
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 样品制备
        3.2.3 样品表征
        3.2.4 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 样品的物性表征
        3.3.2 样品的形貌结构表征
        3.3.3 样品的电化学性能表征及分析
    3.4 本章小结
2硒化物电极材料的制备、表征及其超电容性能'>第四章 NiCoSe₂硒化物电极材料的制备、表征及其超电容性能
    4.1 引言
    4.2 实验内容
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 样品制备
        4.2.3 样品表征
        4.2.4 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 样品的物性表征
        4.3.2 样品的形貌结构表征
        4.3.3 样品的储能机理研究
        4.3.4 样品的电化学测试
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
研究成果
致谢

【参考文献】

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1 马仁志,魏秉庆,徐才录,梁吉,吴德海;应用于超级电容器的碳纳米管电极的几个特点[J];清华大学学报(自然科学版);2000年08期

本文编号：2876925