本文關(guān)鍵詞：鎳基復(fù)合材料的制備及其在電化學(xué)中的應(yīng)用

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【摘要】：為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,人們不斷地探索、研究和開發(fā)可再生的新能源,同時(shí)致力于研究節(jié)能型設(shè)備和節(jié)約型生產(chǎn)。超級(jí)電容器和鋰離子電池作為綠色環(huán)保、性能優(yōu)異的新型儲(chǔ)能器件代表,因其各自的特點(diǎn)都具有廣闊的市場(chǎng)前景,受到了各國政府及科研機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。鎳基納米材料作為一種具有諸多優(yōu)點(diǎn)的材料體系,一直在儲(chǔ)能器件上受到廣泛的重視。Ni(OH)2作為良好的贗電容性能材料,具有電化學(xué)性能良好、資源豐富、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。但是很少有探究泡沫鎳與Ni(OH)2關(guān)系的研究,也很少有針對(duì)Ni(OH)2生長濃度對(duì)其性能影響的研究。鐵氧體是一類有代表性的過渡金屬氧化物,其作為鋰離子電池負(fù)極材料具有較高的理論容量,然而也有電導(dǎo)率低、循環(huán)性能差等缺點(diǎn)。為改善其電化學(xué)性能,在電極材料中添加金屬Ni可以提高材料的電導(dǎo)率,促進(jìn)電極材料的電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),并且有助于在電紡的碳納米纖維上形成均勻的碳納米管。本文首先用水熱法在泡沫鎳上生長層狀Ni(OH)2納米陣列,探究了泡沫鎳表面情況對(duì)Ni(OH)2生長形貌的影響,此外還通過改變反應(yīng)時(shí)間,探究了Ni(OH)2的生長機(jī)理。在特定條件下生成的獨(dú)特的稻穗層狀納米陣列結(jié)構(gòu)增加了Ni(OH)2材料的比表面積,獲得了更好的電化學(xué)性能。在0-0.48V的電壓區(qū)間內(nèi)以6mA/cm2的電流密度測(cè)得了2.83F/cm2的容量,在24mA/cm2的大電流密度下經(jīng)過3000個(gè)循環(huán)后容量還保有初始容量的51.5%。我們還通過靜電紡絲法和后續(xù)的450、550、650℃退火工藝合成了Ni0.5Zn0.5Fe204/Ni/C (NZFO/Ni/C)、ZnFe2O4/Ni/Fe/C (ZFO/Ni/Fe/C)和ZnO/Ni/Fe/C納米纖維。經(jīng)測(cè)試,摻雜了金屬Ni和Fe的ZnFe2O4/C復(fù)合納米纖維具有比另外兩種樣品更好的鋰電性能,在100mA/g的電流密度下,初始放電容量為1316mAh/g,經(jīng)過200個(gè)循環(huán)后依然保有793mAh/g的容量。
【關(guān)鍵詞】：鎳 氫氧化鎳 超級(jí)電容器 鋰離子電池
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33;TM53
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 綜述13-31
• 1.1 引言13-14
• 1.2 超級(jí)電容器簡介14-19
• 1.2.1 超級(jí)電容器的概念和歷史14-15
• 1.2.2 超級(jí)電容器的原理15-16
• 1.2.3 超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)16-17
• 1.2.4 超級(jí)電容器的特點(diǎn)17
• 1.2.5 超級(jí)電容器電極材料的研究進(jìn)展17-19
• 1.3 鋰離子電池簡介19-23
• 1.3.1 鋰離子電池的概念和歷史19
• 1.3.2 鋰離子電池的原理19-20
• 1.3.3 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)20-22
• 1.3.4 鋰離子電池的特點(diǎn)22
• 1.3.5 鋰離子電池負(fù)極材料的研究進(jìn)展22-23
• 1.4 鎳基材料簡介23-30
• 1.4.1 納米金屬鎳的特點(diǎn)以及在鋰離子電池中的應(yīng)用23-25
• 1.4.2 納米金屬鎳材料的制備方法25-26
• 1.4.3 氫氧化鎳的特點(diǎn)以及在超級(jí)電容器中的應(yīng)用26-28
• 1.4.4 納米氫氧化鎳材料的制備方法28-30
• 1.5 本文的主要工作30-31
• 第2章 層狀Ni(OH)_2納米陣列的合成及其超級(jí)電容器性能的研究31-44
• 2.1 引言31
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法31-34
• 2.2.1 儀器與設(shè)備31-32
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)原料32
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)方法32-34
• 2.3 稻穗層狀Ni(OH)_2納米陣列的表征34-36
• 2.3.1 SEM分析34-35
• 2.3.2 XRD分析35
• 2.3.3 TEM分析35-36
• 2.4 泡沫鎳表面對(duì)Ni(OH)_2納米陣列形貌的影響36-37
• 2.5 不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)Ni(OH)_2納米陣列形貌的影響37-38
• 2.6 Ni(OH)_2納米陣列的電化學(xué)性能38-42
• 2.6.1 稻穗層狀Ni(OH)_2納米陣列的循環(huán)伏安測(cè)試38-39
• 2.6.2 不同反應(yīng)時(shí)間Ni(OH)_2納米陣列的恒流充放電測(cè)試39-40
• 2.6.3 不同反應(yīng)時(shí)間Ni(OH)_2納米陣列的循環(huán)性能40-41
• 2.6.4 不同反應(yīng)時(shí)間Ni(OH)_2納米陣列的能量密度和功率密度41-42
• 2.7 Ni(OH)_2/泡沫鎳電極的結(jié)構(gòu)機(jī)理圖42-43
• 2.8 本章小結(jié)43-44
• 第3章 Ni~0、Fe~0共摻雜的鐵氧體/碳納米纖維的合成及其鋰離子電池性能的研究44-62
• 3.1 引言44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)方法44-47
• 3.2.1 儀器與設(shè)備44-45
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)原料45
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)方法45-47
• 3.3 鐵氧體/磁復(fù)合納米纖維的表征47-53
• 3.3.1 XRD分析47-48
• 3.3.2 XPS測(cè)試48-49
• 3.3.3 熱重分析49-50
• 3.3.4 SEM分析和示意圖50-51
• 3.3.5 TEM和EDS分析51-53
• 3.4 鐵氧體/碳復(fù)合納米纖維的電化學(xué)性能53-60
• 3.4.1 鐵氧體/碳復(fù)合納米纖維的循環(huán)伏安測(cè)試53-55
• 3.4.2 鐵氧體/碳復(fù)合納米纖維的恒流充放電性能55-56
• 3.4.3 鐵氧體/碳復(fù)合納米纖維的循環(huán)性能56-58
• 3.4.4 鐵氧體/碳復(fù)合納米纖維的倍率性能58-59
• 3.4.5 鐵氧體/碳復(fù)合納米纖維的阻抗性能59-60
• 3.5 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-72
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄72-73
• 致謝73

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本文編號(hào)：902814