超級電容器的性能主要取決于電解質(zhì)離子與活性材料之間的電化學(xué)反應(yīng),提高其電化學(xué)性能首先需要解決電化學(xué)反應(yīng)過程中電荷的傳輸問題;另一方面,活性材料的穩(wěn)定性取決于材料的內(nèi)源性及外源性結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,決定了超級電容器的循環(huán)穩(wěn)定性。本論文基于具有高理論比電容的鎳基電極材料,采用減小顆粒尺寸、離子摻雜、微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控等不同的方法,解決電化學(xué)反應(yīng)過程中電荷的傳輸及材料的穩(wěn)定性問題,試圖獲得高性能的超級電容器。主要研究結(jié)果如下:（1）以CTAB為添加劑,通過一步溶劑熱制備合成出具有小尺寸的NiO納米顆粒,其展示了較高的電化學(xué)性能,在3.1 A g^-1時比電容可高達515.6 C g^-1,并且在經(jīng)歷了5000次循環(huán)充放電后其電容保持率仍可達到90%。（2）采用高剪切反應(yīng)器制備了Zn²⁺摻雜的Ni（OH）₂多孔球,由于Zn²⁺的摻雜及分級納米結(jié)構(gòu)提高了Ni（OH）₂的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并強化了電解質(zhì)離子的傳輸,Ni（OH）₂多孔球,其獲得了高電化學(xué)性能:在電流密度為2... 

【文章來源】：煙臺大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

超級電容器結(jié)構(gòu)示意圖

3NiO納米顆粒的表征及電化學(xué)性能研究28圖3-6NiO樣品的TEM照片：（a-b）S170-C300；（c-f）S180-CTABFig.3-6TEMimagesofNiOsample(a-b)S170-C300and(c-f)S180-CTAB.通過TEM觀察S180-CTAB和S170-C300兩個樣品，研究CTAB對NiO顆粒形態(tài)的影響。在圖3-6a的低放大倍數(shù)的TEM照片中，可看出樣品S170-C300呈現(xiàn)出聚集的納米片形態(tài)，然而在圖3-6b高放大倍數(shù)的TEM照片中可以觀察到，這些納米片實際上是由直徑約8nm的NiO納米顆粒通過邊緣在二維方向上連接在一起而成。眾所周知層狀的Ni(OH)2具有片狀的形態(tài)[60,61]，高溫?zé)崽幚頃蛊渫ㄟ^羥基的縮合形成NiO，在此過程中體積收縮將導(dǎo)致納米片破裂，而同時此過程所產(chǎn)生的NiO納米顆粒將原位聚集并通過其邊緣彼此連接，從而形成顆粒組成的片狀形態(tài)。從圖3-6c-f中的樣品S180-CTAB的TEM照片中，可觀察到NiO顆粒的直徑約為4.5nm，小于煅燒得到的樣品S170-C300，而且這些NiO顆粒之間彼此獨立，與此同時還可以觀察到其中存在一些片狀二維結(jié)構(gòu)，而這些二維結(jié)構(gòu)也是由NiO顆粒組成。

4Zn2+摻雜Ni(OH)2分級多孔球的表征及電化學(xué)性能研究34圖4-1Ni(OH)2分級多孔球的合成示意圖Fig.4-1SchematicillustrationforthesynthesisofNi(OH)2hierarchicallyporousspheres.為探究HSM轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對合成Ni(OH)2多孔球的影響，本實驗分別在轉(zhuǎn)速為10000、13000、16000和19000rpm的條件下制備了四個樣品。從圖4-2a的XRD譜圖可以看出這四個樣品皆呈現(xiàn)出典型的-Ni(OH)2結(jié)構(gòu)（JCPDS38-0715）。1020304050607080HSM-19000rpm-Ni(OH)2HSM-16000rpm-Ni(OH)2HSM-13000rpm-Ni(OH)2Indensity(a.u.)2(degree)HSM-10000rpm-Ni(OH)2(a)JCPDS38-07150.00.10.20.30.40.50.6-4004080120HSM-10000rpm-Ni(OH)2HSM-13000rpm-Ni(OH)2HSM-16000rpm-Ni(OH)2HSM-19000rpm-Ni(OH)2Currentdensity(Ag-1)Potential(V)(b)Scanrate:5mVs-10400800120016000.10.20.30.40.5HSM-10000rpm-Ni(OH)2HSM-13000rpm-Ni(OH)2HSM-16000rpm-Ni(OH)2HSM-19000rpm-Ni(OH)2Potential(V)Time(s)Currentdensity：~2.1Ag-1(c)0102030500100015002000HSM-10000rpm-Ni(OH)2HSM-13000rpm-Ni(OH)2HSM-16000rpm-Ni(OH)2HSM-19000rpm-Ni(OH)2Specificcapacitance(Cg-1)Currentdensity(Ag-1)(d)圖4-2（a）樣品HSM-10000rpm-Ni(OH)2、HSM-13000rpm-Ni(OH)2、HSM-16000rpm-Ni(OH)2和HSM-19000rpm-Ni(OH)2的XRD圖譜,（b）CV曲線,（c）GCD曲線；（d）比電容與電流密度的關(guān)系曲線。Fig.4-2(a)XRDpatternsofsamplesHSM-10000rpm-Ni(OH)2,HSM-13000rpm-Ni(OH)2,HSM-16000rpm-Ni(OH)2andHSM-19000rpm-Ni(OH)2;(b)CVcurves;(c)GCDcurves;(d)thecurvesofspeci


本文編號：3312491