镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2018-07-09 16:26

  本文选题：三维多级孔道 + 卤虫卵壳　； 参考：《燕山大学》2015年硕士论文

【摘要】：超级电容器因其比功率高,充放电速度及循环寿命长等优点被认为是一种新型的储能装置。镍基材料更因为其高的理论比电容值成为近期的研究热点。论文首先通过溶胶凝胶法制备了一种新型的三维多级孔道氧化镍电极材料,其中以一种天然的生物质卤虫卵壳用作硬模板,聚乙烯吡络烷酮为软模板。研究发现,500℃下煅烧所得的Ni O可以完整保持生物质的三维多级孔道结构,比表面积可达70.02 m2 g-1。该材料作为超级电容器电极材料,表现出良好的电化学性能。在6 M KOH电解液中,1 A g-1电流密度下材料的比电容可达482.86 F g-1,当电流密度增至10 A g-1时,比电容可仍保持95.8%。同时,该材料表现出优秀的长循环稳定性(10 A g-1充放电2000次后,容量的保持率为96%)。通过简单的一步水热法合成出薄层结构的镍-钴氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料。在这种合成方法中,抗坏血酸用作氧化石墨烯的的还原剂,同时作为镍-钴氢氧化物的形貌控制剂。通过调节抗坏血酸的加入量,可以控制合成出具有不同厚度的镍-钴氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料。研究发现,当抗坏血酸的加入量为60mg时,镍-钴氢氧化物纳米薄片均匀地平铺于还原性氧化石墨烯表面,形成薄层且松散堆积,薄层材料的厚度约为2 nm。这种特殊的的结构使Ni Co/r GO-LAA60表现出优异的电化学性能,在6 M KOH电解液中,0.5 A g-1的电流密度下比电容达到1690 F g-1,电流密度由0.5 A g-1增至10 A g-1时,容量保持率为81.8%,电流密度由0.5 A g-1增至40 A g-1时,容量保持率为78.5%。10 A g-1长循环1000次后,容量的保持率为97.3%,10000次后,容量的保持率为68.3%。以Ni Co/r GO为正极材料,卤虫卵壳衍生的多级孔碳材料(HPC)为负极材料,组成了非对称超级电容器Ni Co/r GO-LAA60//HPC表现出良好的电化学性能。电压窗口可达1.6 V,电流密度为0.1 A g-1时比电容为167.4 F g-1,电流密度从0.1 A g-1增加至10 A g-1时,材料的容量保持率为67%。2 A g-1下长循环17000次后,容量的保持率为76%。Ni Co/r GO-LAA//HPC在功率密度为76 W kg-1时,最大能量密度达56.1 W h kg-1。
[Abstract]:Supercapacitors are considered to be a new type of energy storage device because of their high specific power, charge and discharge speed and long cycle life. Because of its high theoretical capacitance, nickel-based materials have become a hot topic in recent years. In this paper, a novel three-dimensional multi-channel nickel oxide electrode material was prepared by sol-gel method, in which a natural biomass halogen egg shell was used as hard template and polyvinylpyrroxone as soft template. It is found that the Ni O calcined at 500 鈩，

本文编号：2109943