本文關(guān)鍵詞：NiO基超級(jí)電容器電極材料的制備及其電容性能研究

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【摘要】：超級(jí)電容器作為一種新型的儲(chǔ)能器件,其性能介于傳統(tǒng)電容器和電池之間,具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn),在電動(dòng)汽車、航天航空、電子通訊等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái),研究者們對(duì)于超級(jí)電容器電極材料的制備及其應(yīng)用作了一系列的探索,研究表明,電極材料對(duì)于超級(jí)電容器的性能具有至關(guān)重要的影響。通過(guò)對(duì)電極材料制備方法的改進(jìn),提高器件的整體性能,已經(jīng)成為目前的研究熱點(diǎn)之一。本論文主要研究了水熱法制備氧化鎳(NiO)電極材料,通過(guò)不同的實(shí)驗(yàn)方法對(duì)電極材料進(jìn)行評(píng)價(jià),采用不同的表征方法觀察材料的結(jié)構(gòu)變化,深入分析結(jié)構(gòu)的改變?cè)斐尚阅茏兓脑�。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)以硝酸鎳[Ni(NO3)2·6H2O]為原料,泡沫鎳為基底,采用先水熱,后退火的方法制備NiO電極。通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)物質(zhì)量、水熱溫度、退火溫度等實(shí)驗(yàn)條件,采用添加表面活性劑、在制備過(guò)程中施加磁場(chǎng)等方法,改進(jìn)NiO電極材料的電化學(xué)性能。研究表明,該方法制備的NiO呈類六邊形結(jié)構(gòu),表面活性劑CTAB與磁場(chǎng)的施加能夠有效提升NiO電極的性能。磁場(chǎng)環(huán)境下制備的NiO(MF-NiO-1.5A),在3 M濃度的KOH電解液中,電流密度為0.5 A/g時(shí),比電容達(dá)到932.沒(méi)1 F/g,且經(jīng)過(guò)1000次充放電測(cè)試后,比電容仍然保持為初始值的91.9%,表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性。(2)以硝酸鎳和尿素為原料,泡沫鎳為基底,同樣采用水熱-退火處理的方法制備NiO電極。通過(guò)改變硝酸鎳、尿素的反應(yīng)物摩爾比;添加不同種類的表面活性劑;在水熱過(guò)程中施加磁場(chǎng);以及摻雜CMK-3,對(duì)NiO電極材料進(jìn)行表面改性。研究表明,制備得到的NiO具有多孔的表面形貌,且其結(jié)構(gòu)、形貌易受到實(shí)驗(yàn)工藝的影響。其中,添加表面活性劑SDS能夠顯著提高NiO電極的比電容,在3 M濃度的KOH電解液中,比電容達(dá)到1149.6 F/g(0.5 A/g)。并通過(guò)施加磁場(chǎng)的方法制備了均勻多孔的NiO電極,MF-NiO-1.0A的比電容高達(dá)1641.1 F/g,具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。此外,本文用CMK-3對(duì)NiO電極進(jìn)行摻雜,研究表明,當(dāng)CMK-3添加量為7.5 mg時(shí),該電極材料的比電容達(dá)到1587.9F/g(0.5 A/g),在1000次循環(huán)充放電后,比電容保持為初始值的94.4%。
【關(guān)鍵詞】：超級(jí)電容器 水熱法 NiO 泡沫鎳 贗電容
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM53
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 超級(jí)電容器概述11-20
• 1.1.1 超級(jí)電容器的研究背景11-12
• 1.1.2 超級(jí)電容器的結(jié)構(gòu)、基本原理與分類12-15
• 1.1.3 超級(jí)電容器的特點(diǎn)15-17
• 1.1.4 超級(jí)電容器的電極材料17-19
• 1.1.5 超級(jí)電容器的應(yīng)用19-20
• 1.2 本文的選題意義及研究?jī)?nèi)容20-23
• 1.2.1 選題的背景及意義20-21
• 1.2.2 研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)21-23
• 第二章 電極材料的制備及測(cè)試方法23-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)的主要原材料及儀器設(shè)備23-25
• 2.1.1 化學(xué)試劑及原材料23-24
• 2.1.2 主要儀器及設(shè)備24-25
• 2.2 電極的制備25
• 2.3 電極材料的分析與測(cè)試方法25-29
• 2.3.1 X射線衍射25
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡25-26
• 2.3.3 透射電子顯微鏡26
• 2.3.4 拉曼光譜儀26
• 2.3.5 靜態(tài)氮?dú)馕絻x26
• 2.3.6 電化學(xué)工作站26-29
• 第三章 類六邊形NiO電極材料的制備及其性能研究29-57
• 3.1 引言29
• 3.2 NiO的制備及實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化29-44
• 3.2.1 類六邊形NiO的制備29-30
• 3.2.2 結(jié)果與討論30-44
• 3.3 NiO制備工藝的改進(jìn)44-55
• 3.3.1 電極材料的制備44-46
• 3.3.2 結(jié)果與討論46-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第四章 多孔NiO電極材料的制備及其性能研究57-77
• 4.1 引言57
• 4.2 多孔NiO的制備57-58
• 4.3 結(jié)果與討論58-75
• 4.3.1 反應(yīng)物摩爾比的影響58-61
• 4.3.2 表面活性劑的影響61-65
• 4.3.3 磁場(chǎng)的影響65-70
• 4.3.4 摻雜CMK-3 的影響70-75
• 4.4 本章小結(jié)75-77
• 第五章 結(jié)論與展望77-79
• 5.1 結(jié)論77-78
• 5.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表論文84-85
• 致謝85

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