【摘要】：隨著科技與社會的不斷發(fā)展，能源問題越來越受到了廣泛關注。電化學電容器作為一種儲能器件具有較高的功率密度，較長的循環(huán)壽命，近年來受到了較多的關注。電化學電容器可以作為電池的補充器件，克服了電池功率密度低無法短時間釋放大量能量的缺點，從而進一步拓寬了電能的應用領域。根據(jù)儲電機理，電化學電容器可分為雙電層電容器和贗電容電容器，本文主要研究了贗電容電容器電極材料中的過渡金屬氧化物電極材料的制備，表征和測試，本文中包含的主要工作包括： （1）以Ag納米線和高錳酸鉀溶液為原料，通過水熱法在pH為7.00和pH為0.76的溶液中制備了不同形貌的Ag/MnOx一維納米結構并研究結構。通過XRD，TEM，SEM，BET等表征技術，發(fā)現(xiàn)在中性條件下，得到的Ag/MnOx復合材料為直徑在160nm左右，內徑在120nm左右的一維納米管狀結構，由中空Ag納米管和包覆于其上的非晶MnO2組成，，經測量可知，該結構的比表面積為26m2/g；在酸性環(huán)境下，得到的Ag/MnOx復合材料是由納米片組成的直徑為490nm的一維多層納米結構,其比表面積為108m2/g。本文在三電極體系中對兩種結構的材料的電化學性能進行了測試，可知一維納米管狀結構和一維多層納米結構和在0.1A/g的電流密度下分別得到了135F/g和180F/g的電化學性能；在5A/g的電流密度下分別保持了20F/g和130F/g。在隨后的循環(huán)測試中，兩種材料在1A/g的電流密度下循環(huán)1000次后，均保持80%以上的初始比電容，具有較為廣闊的應用前景。 （2）以Co(NO3)2，Ni(NO3)2和NH4NO3為原材料，通過電沉積法在泡沫鎳上沉積了綠色(Co, Ni)氫氧化物前驅體，并通過退火處理制備了NiCo2O4納米電極材料。本文中研究了不同沉積時間和不同沉積濃度對于NiCo2O4電極材料的形貌的影響以及電沉積過程中材料的生長機制。通過SEM和TEM表征發(fā)現(xiàn)在不同的沉積條件下生長在泡沫鎳上的NiCo2O4電極材料由一層厚度為0.78μm-6.80μm不等的沉積層和長度為56nm-1100nm不等的納米片組成的。通過觀察相同濃度不同沉積時間的實驗樣品可發(fā)現(xiàn)，沉積層的厚度隨沉積時間的延長變厚，而納米片的長度則先增加后變短。本文通過對這些樣品進行恒流密度充放電以及循環(huán)伏安測試找出了最佳的沉積條件，在該條件下得到的樣品沉積層的厚度為5.36μm，納米片長度為600-1100nm。該電極材料在1mA/cm2的充放電電流密度下比容量達到了2.34F/cm2，在15mA/cm2電流密度下比容量依然保持了1.00F/cm2。該樣品在5mA/cm2的充放電電流密度下循環(huán)充放電4000次之后依然保持了70%的初始比容量，顯示出了較高的循環(huán)穩(wěn)定性。
[Abstract]:With the development of science and technology and society, the energy problem is getting more and more attention. As a kind of energy storage device, the electrochemical capacitor has higher power density and longer cycle life, and has received much attention in recent years. The electrochemical capacitor can be used as a supplementary device of the battery, and overcomes the defect that the battery power density is low and a large amount of energy cannot be released in a short time, so that the application field of electric energy is further widened. According to the electric storage mechanism, the electrochemical capacitor can be divided into electric double layer capacitor and pseudo-capacitor, and the preparation, characterization and test of the transition metal oxide electrode material in the electrode material of the pseudo-capacitor are mainly studied. The main work included in this paper is as follows: (1) Ag/ MnOx one-dimensional nanostructures with different morphology were prepared by hydrothermal method in a solution with a pH of 7.00 and a pH of 0.76 by using an Ag nano-wire and a potassium permanganate solution as raw materials, and the junction The Ag/ MnOx composite material obtained by XRD, TEM, SEM, BET and the like was found to be a one-dimensional nano tubular structure with a diameter of about 160 nm and an inner diameter of about 120 nm. It is known that the specific surface area of the structure is 26 m2/ g; in the acidic environment, the obtained Ag/ MnOx composite material is a one-dimensional multi-layer nano-structure with a diameter of 490 nm, which is 108 m2/ g, G. The electrochemical performance of the materials of the two structures was tested in the three-electrode system. It was found that the one-dimensional nano-tubular structure and one-dimensional multilayer nano-structure and the electrochemical performance of 135F/ g and 180F/ g were obtained at the current density of 0.1 A/ g, respectively, and 20 F/ g and 130 F/ g were maintained at the current density of 5 A/ g, respectively. g. in the subsequent cycle test, the two materials are circulated for 1000 times under the current density of 1 A/ g, the initial specific capacitance of more than 80% is maintained, and the two materials have a wide application (2) Co (NO3)2, Ni (NO3)2 and NH4NO3 are used as raw materials, and a green (Co, Ni) hydroxide precursor is deposited on the foam nickel by an electrodeposition method, and the NiCo2O4 nano-electricity is prepared by the annealing treatment. The effect of different deposition time and different deposition concentration on the morphology of NiCo2O4 electrode materials and the life of materials during electrodeposition are studied in this paper. The long-term mechanism is characterized in that the NiCo2O4 electrode material grown on the foam nickel under different deposition conditions is characterized in that the NiCo2O4 electrode material which is grown on the foam nickel under different deposition conditions is composed of a deposition layer with a thickness of 0.78 & mu; m-6.80 & mu; m and a nano sheet with a length of 56nm-1100nm The experimental samples with different deposition times at the same concentration can be found, the thickness of the deposited layer becomes thicker with the increase of the deposition time, and the length of the nanosheet is increased first The optimum deposition conditions were found by the constant current density charge and discharge of these samples and the cyclic voltammetry. The thickness of the sample deposited layer under this condition was 5.36. m u.m, and the length of the nanosheet was 600-110. The electrode material has a specific capacity of 2.34 F/ cm2 at a charge/ discharge current density of 1 mA/ cm2 and a specific capacity of 1.00F/ cm2 at a current density of 15 mA/ cm2 Cm2. The sample has been charged and discharged at a charge/ discharge current density of 5 mA/ cm2 for 4000 times, and the initial specific capacity of 70% is still maintained, showing a higher cycle.
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM53

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本文編號：2481803