本文關(guān)鍵詞：NiO超級電容器電極復(fù)合材料的制備及性能研究

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【摘要】：隨著社會的不斷進(jìn)步,高效、新型的可再生能源成為人類面臨的又一重大難題。超級電容器,又稱電化學(xué)電容器,由于其高能量密度、綠色無污染、循環(huán)性能好等特點(diǎn),迅速成為近年電化學(xué)儲能領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。超級電容器最重要的組成部分為其電極材料,電極材料的電性能直接影響超級電容器的電性能。本論文主要通過化學(xué)共沉淀法制備了氧化鎳及其復(fù)合超級電容器材料。通過X-射線衍射、掃描電子顯微鏡(SEM)等測試方法對材料的物理結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行表征;采用三電極體系,利用電化學(xué)工作站測試材料的電化學(xué)性能。其中主要包括循環(huán)伏安測試(CV)、恒電流充放電測試、交流阻抗測試、電極材料的循環(huán)性能等。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下:采用化學(xué)共沉淀法制備了氫氧化鎳前驅(qū)體,研究了煅燒溫度對氧化鎳電極材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電性能的影響。當(dāng)煅燒溫度為350℃下得到的氧化鎳材料結(jié)構(gòu)完整,晶型完整且?guī)缀鯖]有發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象,材料的比表面積較大。電化學(xué)測試結(jié)果顯示,350℃煅燒溫度下得到的Ni O,在0.1 A·g-1電流密度下的比容量為379.48 F·g-1,但是電流密度為3 A·g-1下的比容量為227.39 F·g-1。0.5 A·g-1電流密度下循環(huán)500次后比容量衰減34.44%,充放電性能一般。采用化學(xué)共沉淀法分別制備了不同配比的Ni-Co的復(fù)合電極材料。結(jié)果表明Ni-Co復(fù)合材料呈現(xiàn)出花瓣?duì)钚蚊?結(jié)晶度變小,顆粒細(xì)小均勻,表面積增大。摻入Co元素電極材料的電性能明顯提高,Ni-Co比例為7:3復(fù)合材料制得的電極材料的比容量(0.1A·g-1電流密度下)為1452.38 F·g-1,高出純氧化鎳電極材料3倍多。在3 A·g-1的電流密度下材料的比容量661.58 F·g-1,經(jīng)過300次循環(huán)后,電極的比容量趨于平穩(wěn)不變,經(jīng)過500次循環(huán)后比容量保持為原來的65%,表現(xiàn)出良好的循環(huán)壽命。采用化學(xué)共沉淀法分別制備了不同配比的Ni-Cu的復(fù)合電極材料。Cu元素均勻的與Ni O摻雜,且隨著Cu含量的增多,復(fù)合材料的顆粒分布的越來越均勻,越來越細(xì)小,表面積逐漸增大。在0.1A·g-1電流密度下,Ni-Cu比例為7:3復(fù)合材料的比容量為655.76 F·g-1,比純氧化鎳電極材料的比容量高出一倍。3 A·g-1的電流密度下264.58 F·g-1,經(jīng)過500次循環(huán),電極的比容量趨于平穩(wěn)變化,比容量保持為原來的89.85%,表現(xiàn)出良好的循環(huán)壽命,且電阻較小,充分體現(xiàn)出優(yōu)越的循環(huán)穩(wěn)定性以及大倍率性能。
【關(guān)鍵詞】：超級電容器 氧化鎳 摻Co復(fù)合材料 摻Cu復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM53
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章緒論13-27
• 1.1 引言13-14
• 1.2 超級電容器簡介14-19
• 1.2.1 超級電容器的特點(diǎn)14-15
• 1.2.2 超級電容的發(fā)展歷程15-16
• 1.2.3 超級電容器的工作原理16-18
• 1.2.4 超級電容器應(yīng)用領(lǐng)域18-19
• 1.3 超級電容器電極材料19-23
• 1.3.1 碳材料19-21
• 1.3.2 金屬氧化物材料21-23
• 1.3.3 導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料23
• 1.4 氧化鎳復(fù)合及其電極材料的制備23-25
• 1.4.1 共沉淀法23-24
• 1.4.2 溶膠-凝膠法24
• 1.4.3 電化學(xué)沉積法24-25
• 1.5 本論文的研究意義及主要研究內(nèi)容25-27
• 1.5.1 論文的研究意義25
• 1.5.2 論文的主要研究內(nèi)容25-27
• 第2章 氧化鎳的制備及其超級電容性能研究27-44
• 2.1 引言27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料及儀器設(shè)備27-28
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料27-28
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備28
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法28-31
• 2.3.1 電極材料的制備28-29
• 2.3.2 電極的制備29-30
• 2.3.3 電化學(xué)測試組裝30-31
• 2.4 樣品檢測方法31-34
• 2.4.1 樣品物相結(jié)構(gòu)表征31-32
• 2.4.2 電極材料的電化學(xué)測試32-34
• 2.5 NiO電極材料的結(jié)構(gòu)表征34-36
• 2.5.1 電極材料的XRD測試分析34-35
• 2.5.2 電極材料形貌測試分析35-36
• 2.6 NiO電極材料的電化學(xué)性能測試36-43
• 2.6.1 循環(huán)伏安測試分析37-39
• 2.6.2 恒流充放電測試分析39-41
• 2.6.3 交流阻抗譜測試分析41-42
• 2.6.4 循環(huán)壽命測試分析42-43
• 2.7 本章小結(jié)43-44
• 第3章 Ni-Co復(fù)合電極材料的制備及其超級電性能研究44-54
• 3.1 引言44
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料及儀器設(shè)備44-45
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料44
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備44-45
• 3.3 復(fù)合材料及電極的制備45
• 3.3.1 Ni-Co復(fù)合材料的制備45
• 3.3.2 電極的制備45
• 3.4 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征45-47
• 3.4.1 復(fù)合材料的XRD測試分析45-46
• 3.4.2 復(fù)合材料的形貌測試分析46-47
• 3.5 復(fù)合材料的電化學(xué)性能研究47-52
• 3.5.1 循環(huán)伏安測試分析47-49
• 3.5.2 恒流充放電測試49-51
• 3.5.3 交流阻抗譜測試分析51-52
• 3.5.4 恒流充放電測試52
• 3.6 本章小結(jié)52-54
• 第4章 Ni-Cu復(fù)合電極材料的制備及其超級電容性能研究54-64
• 4.1 引言54
• 4.2 實(shí)驗(yàn)材料及儀器設(shè)備54
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料54
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備54
• 4.3 復(fù)合材料及電極的制備54-55
• 4.3.1 Ni-Cu復(fù)合材料的制備54-55
• 4.3.2 電極的制備55
• 4.4 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征55-57
• 4.4.1 復(fù)合材料的XRD測試分析55-56
• 4.4.2 復(fù)合材料的形貌測試分析56-57
• 4.5 復(fù)合材料的電化學(xué)性能研究57-62
• 4.5.1 循環(huán)伏安測試分析57-58
• 4.5.2 恒流充放電測試58-61
• 4.5.3 交流阻抗譜測試分析61-62
• 4.5.4 恒流充放電測試62
• 4.6 本章小結(jié)62-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果73-74
• 致謝74-75

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