【摘要】：作為一種重要的儲(chǔ)能器件,超級電容器具有高功率密度、長循環(huán)壽命和優(yōu)越的安全性,受到了世界各國科研工作者的廣泛關(guān)注。本文中采用新穎的電化學(xué)制備方法可以得到高產(chǎn)量的超薄多孔的鎳基材料、均勻分布的低結(jié)晶度鈷基納米棒材料,下面我將詳細(xì)介紹這兩種應(yīng)用:1.二維材料比表面積大、活性位點(diǎn)多,其中具有水鎂石典型的層狀結(jié)構(gòu)的氫氧化物中,較高理論容量(289 mAh g-1)和較低成本的(p-Ni(OH)2引起了人們的廣泛關(guān)注。目前,有很多種方法都可以合成β-Ni(OH)2納米材料。其中化學(xué)沉淀法是最簡單的,也是成本最低的方法,但是由于礦化劑的加入容易導(dǎo)致沉淀局部團(tuán)聚,也難以控制形貌。相比之下溶劑熱法更具有吸引力,也是是現(xiàn)在廣泛報(bào)道的合成方法,但是溶劑熱法通常是在高溫高壓的條件下進(jìn)行,這并不利于材料的大批量生產(chǎn)而且有一定的安全隱患。相對來說,采用電化學(xué)沉積法比較安全,可以直接在導(dǎo)電基片上沉積金屬氫氧化物,但高負(fù)載量會(huì)導(dǎo)致Ni(OH)2層堆疊致密,從而限制了的電化學(xué)活性位點(diǎn)的數(shù)量。能大批量生產(chǎn)多活性位點(diǎn)、高電化學(xué)性能的β-Ni(OH)2納米材料具有重要的現(xiàn)實(shí)意義�；谝陨系目紤],本文中將介紹在1MNaC1水溶液中,通過三電極電化學(xué)氧化法,僅僅采用了泡沫鎳,在近室溫的條件下,我們合成了大量的具有高結(jié)晶度的超薄多孔納米材料β-Ni(OH)2,厚度約為4nm,納米孔直徑約2～3nm。在電流密度2Ag-1可以在獲得最大容量值218mAh g-1。這種合成方法有效避免傳統(tǒng)合成的高溫高壓過程�？偟膩碚f,通過這種安全、簡單的方法,可以獲得高產(chǎn)率的大容量超薄β-Ni(OH)2納米片。這種合成方法大大降低了合成過程的成本和難度,為今后的工業(yè)化生產(chǎn)提供了巨大的可能性。2.由于超級電容器的反應(yīng)主要是發(fā)生在材料與電解液界面,在電極的表面或者近表面進(jìn)行氧化還原反應(yīng),處于電極材料內(nèi)部的活性物質(zhì)難以得到運(yùn)用的。因此如何充分運(yùn)用所有的活性物質(zhì)是一個(gè)急需解決的問題。本文中初步研究了一種簡單的制備方法,可以制備出形貌以及分布較均勻的低結(jié)晶度CoO/CoOOH納米陣列。首先制備形貌分布均勻的CoO納米陣列材料,再經(jīng)過進(jìn)一步簡單操作的電化學(xué)活化過程,在活過過程中由于鈷元素的氧化還原反應(yīng),使結(jié)晶良好CoO結(jié)晶度變低并且生成了CoO、CoOOH的混合物。材料表面具有高含量CoOOH,從而增加了材料的親水性;材料內(nèi)部具有高含量非晶態(tài)CoO,可以便于電解液在納米棒內(nèi)部的滲透,增加反應(yīng)活性位點(diǎn)。這種非均勻分布的特殊核殼結(jié)構(gòu),能讓活性材料內(nèi)部也能充分接觸電解液,在進(jìn)行充放電的過程中也能夠充分運(yùn)用納米棒內(nèi)部材料,讓納米棒內(nèi)部材料也能充分發(fā)生氧化還原反應(yīng),因此有助于提高活性材料的容量。當(dāng)電流密度為1Ag-1時(shí),可以得到最大容量200mAhg-1;在進(jìn)行快速充放電的過程中,設(shè)置電流密度為20A g-1時(shí),仍然具有的容量值為169 mAh g-1,保持初始容量的84.5%。同時(shí)選用商業(yè)活性炭為負(fù)極,與其組裝成混合超級電容器后,在功率密度為726 W kg-4時(shí),其能量密度能達(dá)到38.75 Whkg-1;設(shè)置電流密度為12Ag-1進(jìn)行恒流充放電,在經(jīng)過5000圈的循環(huán)后混合器件的容量值仍然能夠保持初始值的83.3%,這表明此電極具有較好的穩(wěn)定性。這種新的制備方法,為提高活性材料的儲(chǔ)能性能提供了一種新的思路
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM53;TB383.1
【圖文】：

超級

ＡＣ邐ＡＣ逡逑圖１．３雙電層電容示意圖［２］。逡逑２．贗電容電極：逡逑法拉第贗電容與可充電電池都是通過電極活性材料中金屬離子的氧化還原反應(yīng)逡逑來儲(chǔ)存電荷的。兩者的區(qū)別在于可充電電池受活性物質(zhì)結(jié)晶骨架內(nèi)陽離子擴(kuò)散的限逡逑制，然而法拉第贗電容不受擴(kuò)散過程的控制。運(yùn)用循環(huán)伏安法（ＣＶ）是研宄并且闡明逡逑這一動(dòng)力學(xué)差異的非常有效的工具［４３］。理論上，電極活性物質(zhì)在不同掃描速率下的逡逑循環(huán)伏安響應(yīng)可以依據(jù)如下表達(dá)式：逡逑ｉ邋＝邋ａｖｈ邐公式邋１．２逡逑這表示在特定電位處的測量電流（Ｉ）與電位掃描速度（Ｄ）服從冪函數(shù)分布。在相關(guān)報(bào)道逡逑中己清楚地證明，可充電電池進(jìn)行儲(chǔ)能是通過陽離子在電極活性材料晶體結(jié)構(gòu)中的逡逑嵌入與脫出進(jìn)行的，而這種儲(chǔ)能過程受到陽離子在活性材料晶體結(jié)構(gòu)中陽離子擴(kuò)散逡逑速度的限制［Ｈ４５］�？沙潆婋姵叵鄳�(yīng)的伏安響應(yīng)可概括為以下形式：逡逑６逡逑

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 擺玉龍;;超級電容器電極材料的研究進(jìn)展[J];新疆化工;2011年03期

2 ;中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院石墨烯基超級電容器研制成功[J];中國建材資訊;2017年04期

3 林曠野;劉文;陳雪峰;;超級電容器隔膜及其研究進(jìn)展[J];中國造紙;2018年12期

4 程錦;;超級電容器及其電極材料研究進(jìn)展[J];電池工業(yè);2018年05期

5 曾進(jìn)輝;段斌;劉秋宏;蔡希晨;吳費(fèi)祥;趙盼瑤;;超級電容器參數(shù)測試與特性研究[J];電子產(chǎn)品世界;2018年12期

6 劉永坤;姚菊明;盧秋玲;黃錚;江國華;;碳纖維基柔性超級電容器電極材料的應(yīng)用進(jìn)展[J];儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù);2019年01期

7 季辰辰;米紅宇;楊生春;;超級電容器在器件設(shè)計(jì)以及材料合成的研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2019年01期

8 余凡;熊芯;李艾華;胡思前;朱天容;劉蕓;;金屬-有機(jī)框架作為超級電容器電極材料研究的綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J];化學(xué)教育(中英文);2019年02期

9 王蕾;;伊朗讓紙變成“超級電容器” 可快速充放電[J];新能源經(jīng)貿(mào)觀察;2018年12期

10 李夢格;李杰;;超級電容器的原理及應(yīng)用[J];科技風(fēng);2019年13期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 李艷;張升明;張振興;;高性能錳摻雜鉬酸鎳納米結(jié)構(gòu)非對稱超級電容器[A];2019年第四屆全國新能源與化工新材料學(xué)術(shù)會(huì)議暨全國能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)材料學(xué)術(shù)研討會(huì)摘要集[C];2019年

2 王凱;張熊;孫現(xiàn)眾;李晨;安亞斌;馬衍偉;;高性能超級電容器的關(guān)鍵材料與器件研究[A];第五屆全國儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)大會(huì)摘要集[C];2018年

3 王振兵;;奧高性能石墨烯基超級電容器開發(fā)及其應(yīng)用研究[A];第五屆全國儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)大會(huì)摘要集[C];2018年

4 馬衍偉;張熊;王凱;孫現(xiàn)眾;李晨;;高性能超級電容器的研究[A];第五屆全國儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)大會(huì)摘要集[C];2018年

5 代杰;汪匯源;譚X>予;隋剛;楊小平;;二硫化鉬/中空碳球復(fù)合材料的制備及其在超級電容器中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會(huì)2017全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)摘要集——主題I：能源高分子[C];2017年

6 時(shí)志強(qiáng);;開啟電力能量儲(chǔ)存與利用的新時(shí)代?——超級電容器技術(shù)與應(yīng)用進(jìn)展[A];2018電力電工裝備暨新能源應(yīng)用技術(shù)發(fā)展論壇報(bào)告集[C];2018年

7 馬衍偉;張熊;孫現(xiàn)眾;王凱;;高性能超級電容器及其電極材料的研究[A];第三屆全國儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)大會(huì)摘要集[C];2016年

8 邱介山;于暢;楊卷;;超級電容器用功能二維納米碳材料的合成及功能化[A];第三屆全國儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)大會(huì)摘要集[C];2016年

9 孟月娜;武四新;;高倍率性的碳納米管基柔性超級電容器電極[A];中國化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第二十九分會(huì)：電化學(xué)材料[C];2016年

10 潘偉;薛冬峰;;鐵基超級電容器[A];中國化學(xué)會(huì)第30屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集-第四十二分會(huì)：能源納米材料物理化學(xué)[C];2016年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 山科;煤基電容炭有望規(guī)�；a(chǎn)[N];中國化工報(bào);2014年

2 實(shí)習(xí)生 邱銳;碳納米管超級電容器問世[N];中國科學(xué)報(bào);2012年

3 記者 來蒞;中國超級電容器技術(shù)及產(chǎn)業(yè)國際論壇在北海舉行[N];北海日報(bào);2019年

4 記者 楊保國 通訊員 周慧;合肥工業(yè)大學(xué)等 研發(fā)可實(shí)時(shí)修復(fù)的伸縮型超級電容器[N];中國科學(xué)報(bào);2019年

5 見習(xí)記者 魯珈瑞;開辟超級電容新路徑[N];中國電力報(bào);2019年

6 重慶商報(bào)-上游新聞?dòng)浾?鄭三波;“重慶造”超級電容器亮相[N];重慶商報(bào);2019年

7 重慶商報(bào)-上游新聞?dòng)浾?韋s

本文編號：2721824