本文關(guān)鍵詞：納米多孔鎳管及復(fù)合薄膜電極的制備和電化學(xué)性能研究　出處：《浙江大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：超級(jí)電容器是一種介于二次電池和傳統(tǒng)電容器之間的新型儲(chǔ)能器件,具有可快速充放電、循環(huán)壽命長、功率密度高、對(duì)環(huán)境友好及使用溫度范圍寬等特點(diǎn),近年來吸引了研究者的廣泛關(guān)注。通常認(rèn)為,電極材料是影響超級(jí)電容器電化學(xué)性能的關(guān)鍵因素之一。本論文采用簡單的電化學(xué)脫合金法制備了納米多孔鎳管和電化學(xué)氧化法制備了Ni(OH)2/NiO/Ni復(fù)合薄膜電極材料,并探討了其電化學(xué)性能。 采用電化學(xué)脫合金法制備納米多孔鎳管,分別探索了電鍍體系和電沉積活性物質(zhì)的質(zhì)量對(duì)納米多孔鎳管電容性能的影響。結(jié)果表明通過控制電鍍體系中CuSO4的濃度可以調(diào)節(jié)納米多孔鎳管的管徑尺寸、管分布密度及鎳管形貌；通過控制活性物質(zhì)的沉積質(zhì)量,可以調(diào)節(jié)多孔鎳管長度和薄膜厚度。SEM分析表明,在Cu2+濃度為0.1mol·L-1的電鍍體系中制備出了電化學(xué)性能較優(yōu)的納米多孔鎳管,管徑為200-250nm,管長為1-2.5μm；在1mol·L-1KOH溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安和恒流充放電測(cè)試,結(jié)果顯示在0.1mol·L-1CuSO4,1mol·L-1NiSO4,0.5mol·L-1H3BO3電鍍體系中制備出沉積質(zhì)量為0.30mg的納米多孔鎳管,在20A·g-1的電流密度下給出了527.56F·g’的比電容,且具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。 通過簡單的電化學(xué)氧化法,對(duì)電化學(xué)性能最優(yōu)的納米多孔鎳管進(jìn)行氧化得到復(fù)合薄膜電極。微觀結(jié)構(gòu)表明復(fù)合薄膜組成為Ni(OH)2/NiO/Ni,其中Ni(OH)2/NiO包裹在多孔鎳管表面,各組分均為結(jié)晶狀態(tài)。電化學(xué)性能測(cè)試表明,在3mA·cm-2的電流密度下,復(fù)合薄膜電極在10000次充放電循環(huán)后,容量保持率為98%；在電流密度為15A·g-1時(shí),以Ni(OH)2/NiO質(zhì)量為電極的有效質(zhì)量計(jì)算出電極的比容量為1073F.g-1。在150A·g-1的大電流密度下,循環(huán)復(fù)合薄膜電極依然持有較高比容量(848F·g-1),且同時(shí)給出較高的功率密度(11.1kW·kg-1)和較大的能量密度(31.4kW·kg-1)此時(shí)容量保持率為15A·g-1時(shí)的79.3%,顯示出良好的倍率性能和能量儲(chǔ)存特點(diǎn)。
[Abstract]:Supercapacitor is a new type of energy storage device between secondary battery and traditional capacitor. It can charge and discharge quickly, has long cycle life, high power density, friendly to environment and wide temperature range. In recent years, researchers have attracted wide attention. Electrode material is one of the key factors affecting the electrochemical performance of supercapacitors. In this thesis, nano-porous nickel tubes were prepared by simple electrochemical dealloying method and NiOH was prepared by electrochemical oxidation method. 2 / NiO / Ni composite thin film electrode material. The electrochemical properties were also discussed. Nanoporous nickel tubes were prepared by electrochemical dealloying method. The effects of the quality of electroplating system and electrodeposition active material on the capacitive properties of nano-porous nickel tube were investigated. The results show that the diameter of nano-porous nickel tube can be adjusted by controlling the concentration of CuSO4 in the electroplating system. Inch. The distribution density and the morphology of nickel tube; By controlling the deposition quality of the active material, the length of the porous nickel tube and the thickness of the film can be adjusted by SEM analysis. Nano-porous nickel tubes with excellent electrochemical performance were prepared in 0.1 mol 路L ~ (-1) Cu2 electroplating system. The diameter of the nanoporous nickel tubes ranged from 200 to 250 nm and the length of the tubes ranged from 1 to 2.5 渭 m. Cyclic voltammetry and constant current charge-discharge measurements were carried out in 1 mol 路L -1 Koh solution. The results showed that the cyclic voltammetry and constant current charge and discharge measurements were found at 0.1 mol 路L -1 CuSO 4 and 1 mol 路L -1 NiSO 4. Nano-porous nickel tubes with deposition mass of 0.30mg were prepared in 0.5mol 路L ~ (-1) H _ 3BO _ 3 electroplating system. The specific capacitance of 527.56 F 路g'is obtained at the current density of 20A 路g ~ (-1) and has excellent cycle stability. The composite film electrode was obtained by simple electrochemical oxidation method on the nanoporous nickel tube with the best electrochemical performance. The microstructure of the composite film shows that the composition of the composite film is Ni(OH)2/NiO/Ni. The Ni(OH)2/NiO was encapsulated on the surface of the porous nickel tube and all the components were crystalline. The electrochemical performance test showed that at the current density of 3 Ma 路cm-2. After 10000 cycles of charge and discharge, the capacity retention rate of composite thin film electrode is 98. When the current density is 15A 路g ~ (-1). The specific capacity of the electrode was calculated with the effective mass of Ni(OH)2/NiO as the electrode. The specific capacity of the electrode was 1073 F.g-1. under the high current density of 150A 路g-1, the specific capacity of the electrode was calculated. The circular composite thin film electrode still holds high specific capacity (848F 路g-1). At the same time, the higher power density (11.1kW 路kg-1) and the larger energy density (31.4kW 路kg-1) are given. The capacity retention rate is 79.3% when the capacity is 15A 路g-1. It shows good performance of rate and energy storage.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM53;TB383.1

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