新型超级电容器电极材料的制备及电性能研究

发布时间：2016-10-29 10:11

  本文关键词：化学氧化法合成超级电容器电极用聚吡咯及其工艺优化，由笔耕文化传播整理发布。

《河南师范大学》 2012年

新型超级电容器电极材料的制备及电性能研究

高宁  

【摘要】：电化学电容器，也称超级电容器，具有功率密度高、可逆性好、工作温度范围宽、可快速充放电而且循环寿命长、无污染等优点，被认为是一种介于电池和传统电容器之间的新型储能装置，近年来得到人们的广泛研究。对于超级电容器来说，电极材料的选择是关键，理想的电极材料对超级电容器的性能起决定性作用。近些年，人们不断地寻求适宜做超级电容器的电极材料，并取得了一定的研究成果。本文通过化学共沉淀法和固相法分别合成出了NiCo_2O_4/C，NaCo_2O_4，Na_(0.71)Co_(0.96)O_2三种用于超级电容器的新型电极材料；采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料的结构和形貌进行了表征；采用恒电流充放电和循环伏安(CV)等方法对材料的电化学性能进行了全面测试和研究。其主要研究内容和结论如下： (1)通过化学共沉淀法合成了纳米级NiCo_2O_4/C复合材料，比较了在不同合成条件下所得样品的物理特性和电化学性能，得出了最佳合成条件。本实验合成的NiCo_2O_4/C复合材料粒径大小为30-40nm，颗粒呈球形形貌且分布均匀。电化学测试结果表明：在6mol/LKOH水系电解液中，0-0.9V的电位范围内，NiCo_2O_4/C电极材料具有良好的电化学可逆性和优异的超级电容特征，比容量可高达290.49F/g，并且具有优良的循环性能，1000个周期以后容量只有5%的轻微的电容损失，库仑效率除了首次循环外基本保持在100%。此外，此复合材料还拥有比纯相NiCo_2O_4材料更为宽泛的电位范围。 (2)以自制的Co_3O_4和无水Na2CO3为原料，采用高温固相法合成了用作超级电容器的电极材料NaCo_2O_4，该材料样品属于P6322空间群，为六方层状结构，其颗粒由厚度50-150nm的薄板晶粒叠加而呈板块状形貌。电化学研究表明：在NaOH水系电解液中，0.15-0.65V的电位范围内，NaCo_2O_4电极材料具有良好的电化学可逆性和优异的超级电容特征，比容量可高达337F/g，并且具有优良的循环性能。 (3)通过固相法合成出电极材料Na_(0.71)Co_(0.96)O_2，，XRD和SEM分析表明，该材料为为六方层状结构。循环伏安测试和恒流充放电测试表明，Na_(0.71)Co_(0.96)O_2电极材料的比容量可高达270.5F/g，并且具有优良的循环性能。

【关键词】：
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM53
【目录】：

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