本文關(guān)鍵詞：超級電容器鈷基電極材料的制備及性能表征

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【摘要】：超級電容器憑借其高的功率密度、優(yōu)異的可逆性和良好的循環(huán)性能等優(yōu)勢,在電子儀器和混合動力汽車領域內(nèi)展現(xiàn)了良好的應用前景。鈷化合物具有良好的電容性能和環(huán)境友好性,是超級電容器電極材料中重要的組成部分。超級電容器電極材料可用溶劑熱法制備,在運用該方法制備四氧化三鈷或者氫氧化鈷的溶劑時,其反應溶劑都是水與其他非水溶劑按照一定的比例混合,并沒有在純非水溶劑中研究其性質(zhì)。因此,我們以此為研究切入點,力爭探究出在純有機溶劑中,該電極材料的形成過程以及其應用于超級電容器時所表現(xiàn)出的電化學性能。本課題首次采用簡易溶劑熱法制備得到了氫氧化鈷/四氧化三鈷電極材料,并用XRD、SEM、循環(huán)伏安、恒電流充放電和交流阻抗等手段對其物質(zhì)組成、微觀形貌和電化學性質(zhì)等一系列問題展開研究。本論文主要研究反應溫度和反應物濃度對電極材料性能的影響,并且對其形貌的演變做了深入的探究。本論文取得的創(chuàng)新性研究成果如下:(1)硝酸鈷濃度為0.05 M時,隨著溫度的升高,所得到的樣品的物相由片層狀的α-Co(OH)2相逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐谓Y(jié)構(gòu)的Co3O4相。并且,電極材料的物相組成是由反應物濃度和反應溫度共同影響的。在較高的反應物濃度或反應溫度的條件下,電極材料更易形成球形的四氧化三鈷相;(2)反應溫度為170°C,硝酸鈷濃度為0.05 M時,隨著反應時間的增加,所得到的樣品的微觀形貌由原先的片層狀球形結(jié)構(gòu)逐漸變成獨立單一的片層狀結(jié)構(gòu)。并且,片層邊緣的形貌由原先的棱角光滑狀態(tài)逐漸變成棱角分明狀態(tài);(3)電極材料的電化學性能是由反應物濃度和反應溫度協(xié)同作用的。硝酸鈷濃度為0.1 M,反應溫度為170°C所制備的樣品所表現(xiàn)出的電化學性能最為優(yōu)秀。在此溫度下,電流密度為1、2、5、7、10和15 A·g-1的情況時,其對應的比容量分別為594、510、433、396、368和336 F·g-1。電流密度由1 A·g-1到15 A·g-1時,比容量仍然保持56.6%,表現(xiàn)出良好的倍率性能。在8 A·g-1的電流密度下,1100次循環(huán)之后,放電比容量相比于最大值仍然保持85.3%,比容量達到331F·g-1,表現(xiàn)出優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。
【學位授予單位】：湘潭大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM53

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本文編號：1273271