基于钴镍双金属氢氧化物和生物质碳的储能器件研究

发布时间：2024-03-19 19:52

　　近几年来,随着科技的快速进步,人们对柔性储能器件的需求不断增长,而电极材料是影响各类储能器件的性能的关键因素。其中,碳材料和钴-镍基金属氢氧化物材料资源丰富、成本低、导电性好,已经获得大量研究。然而,碳材料较低的能量密度、钴-镍基金属氢氧化物较差的倍率性能和循环稳定性是阻碍它们广泛应用的关键性能参数。本研究通过原位水解的方法制备了倍率性能和循环稳定性优异的钴镍双金属氢氧化物(CoNi-DH)正极材料,然后通过两步活化法制备了高比容量的碳负极材料,并基于这些电极组装了高性能柔性超级电容器和Ni-Zn电池。论文具体研究内容如下:(1)在含Ni2+的四种溶液中,采用原位水解的方法诱导氢氧根离子与钴基金属有机框架(Co-MOF)的有机配体进行原位交换,成功地在碳布(CC)上构建了一种新型的紫藤花状微观结构的CoNi-DH。探讨了制备过程中使用的不同阴离子溶液对CoNi-DH电极形貌、层间距和电化学性能的影响。最优的CoNi-DH-S@CC(用NiSO4制备的CoNi-DH)作为一种新型电极具有高倍率性能(当电流增大15倍后只有13%的Cs衰减)和929.4 C g-1的卓越比容量,这明显超过另...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1(a)纤维状Zn//PMoAl电池照片

7电池在1Ag-1时获得了19.2mAhcm-3（319.7mAhg-1）的超高容量，即使在12Ag-1的高电流密度下，该容量仍然保持9.62mAhcm-3，表明其良好的倍率性能。电池在弯曲、打结和扭转后容量略有变化，保留率在95%以上，这证实了准固态纤维状Zn//PMoAl电池....

图2.1(a)CoNi-DH多级微纳米棒的形成过程

142.3结果与分析2.3.1形貌与组成图2.1(a)CoNi-DH多级微纳米棒的形成过程。(b-d)Co-MOF前驱体和(e-g)碳布负载CoNi-DH-S在不同倍率下的SEM图。(h)碳布负载的CoNi-DH-S的SEM元素映射图。Figure2.1(a)Formationp....

图2.2碳布负载的(a-c)CoNi-DH-N，(d-f)CoNi-DH-Cl，(g-i)CoNi-DH-C的SEM图

15微棒阵列插入到含Ni2+的水溶液中，进行水解诱导的交换过程。在此过程中，Ni2+在接近中性的水溶液中弱水解生成少量的Ni(OH)2和H+。Co-MOF的2-MIM配体捕获这些H+形成2-MIMH+并溶解到周围溶液中，导致Co2+的释放[67]。与Ni2+类似，释放的Co2+也....

图2.3(a–c)CoNi-DH-S样品在不同倍率下的TEM图

16差，有许多纳米片相互重叠，减少了紫藤花状结构的暴露面积（图2.2）。这种形态上的变化可能是由于不同Ni2+水溶液中的阴离子影响了水解诱导的交换反应速率。已知SO42–、NO3–、Cl–和CH3COO–对应的酸解离常数从小到大为：CH3COOH<HNO3<HCl<H2SO4。因....

本文编号：3932553