【摘要】：超級(jí)電容器是一種新型電化學(xué)儲(chǔ)能器件,具有功率密度大、充放電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍廣以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。按儲(chǔ)能機(jī)理的不同,超級(jí)電容器分為雙電層電容器和贗電容電容器,贗電容電容器相對(duì)雙電層電容器具有更高的能量密度。在贗電容器電極材料中,鈷基電極材料具有理論比電容高、贗電容效應(yīng)明顯的優(yōu)點(diǎn),基于鈷基電極材料的研究已有大量文獻(xiàn)報(bào)道,但制備的電極材料普遍存在著負(fù)載量低、面積比電容小的缺點(diǎn)。本論文采用水熱電化學(xué)沉積制備工藝,在陰極泡沫鎳表面制備大負(fù)載量Co(OH)_2和Co(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O薄膜,借助X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線能譜儀(EDS)、X射線光電子能譜儀(XPS)、透射電子顯微鏡(TEM)和比表面積測(cè)試儀(BET)等測(cè)試方法研究了溫度(100℃、120℃、140℃、160℃)對(duì)鈷基薄膜電極材料的組成、結(jié)構(gòu)和形貌的影響;并使用循環(huán)伏安測(cè)試(CV)、恒流充放電測(cè)試(GCD)和交流阻抗譜測(cè)試(EIS)表征了鈷基薄膜的超級(jí)電容性能,研究溫度對(duì)水熱電化學(xué)沉積鈷基薄膜的超級(jí)電容性能的影響,制備出了大面積比電容電極材料,并將制備出的Co(OH)_2和Co(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O薄膜電極作為超級(jí)電容器正極材料以及活性炭作為超級(jí)電容器負(fù)極材料組裝成非對(duì)稱型超級(jí)電容器,并考察其超級(jí)電容性能。研究結(jié)果表明,隨著水熱電化學(xué)沉積溫度的升高,薄膜先由六方晶型的花瓣?duì)頒o(OH)_2(100℃)轉(zhuǎn)變?yōu)榱骄偷尼槹魻頒o(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O、Co(OH)_2混合物(120℃),最終轉(zhuǎn)變成四方晶型的針棒狀Co(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O(140℃,160℃)。其中六方晶型的Co(OH)_2薄膜的超級(jí)電容性能優(yōu)于四方晶型的Co(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O薄膜,溫度為120℃制備的針棒狀Co(OH)_2、Co(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O混合物薄膜面積比電容最大,在電流密度為10 mA/cm~2時(shí)達(dá)30.15 F/cm~2,而電流密度升高至60 mA/cm~2時(shí)為20.94 F/cm~2;溫度為100℃制備的Co(OH)_2薄膜的質(zhì)量比電容最大,電流密度為5 mA/cm~2時(shí)為1225 F/g,而電流密度升高至20 mA/cm~2時(shí)為694 F/g。制備的Co(OH)_2-AC型非對(duì)稱超級(jí)電容器在電流密度為5 mA/cm~2時(shí)的比電容為3.071 F/cm~2(357.1 F/g),而電流密度升高至30m A/cm~2時(shí),比電容為2.397 F/cm~2(278.7 F/g),充放電循環(huán)5000次后其容量保持在77.4%;而Co(CO_3)_(0.5)(OH)·0.11H_2O-AC型非對(duì)稱超級(jí)電容器在電流密度為5 mA/cm~2時(shí)的比電容為3.406 F/cm~2(143.4 F/g),電流密度升高至30 mA/cm~2時(shí)的比電容為1.348 F/cm~2(56.8 F/g),其充放電循環(huán)3000次后容量幾乎沒有衰減。
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【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB383.2;TM53

【參考文獻(xiàn)】

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1 朱兆強(qiáng);杜衛(wèi)民;郭威;朱文娟;;過渡金屬三元化合物的制備及其應(yīng)用于超級(jí)電容器的研究進(jìn)展[J];應(yīng)用化學(xué);2016年03期

2 孟令款;于維平;;乙醇-水體系電沉積制備Ni(OH)_2超級(jí)電容器正極材料的研究[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2006年05期

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本文編號(hào)：2431341