【摘要】：眾所周知,三元鎳鈷錳是一種非常重要且已商業(yè)化的鋰離子電池正極材料,其前驅體為鎳-鈷-錳氫氧化物,若前驅體應用于超級電容器上勢必表現(xiàn)出獨特的工業(yè)化潛力。本文以鎳-鈷-錳氫氧化物超級電容器材料作為研究對象,并對其進行石墨烯摻入和離子交換兩種不同的處理,以提高材料的導電性,改善倍率性能。具體研究工作如下:(1)水熱法合成具有分等級結構的球形鎳-鈷-錳氫氧化物,其作為超級電容器活性材料表現(xiàn)出較好的、可調控的電化學性能,比容量依賴于不同的鎳鈷錳組成比例。當Ni:Co:Mn=8:1:1時材料(在本文命名為811)的比容量最高,在0.5A/g的電流密度下比容量高達1884.53F/g,隨著電流密度的增加比容量在不斷的降低,電流密度達到10A/g時其比容量僅剩977.38F/g,繼續(xù)增至20A/g,比容量接近于零。(2)為了提高811材料的倍率性能,本文采用石墨烯的引入成功制備了半開口桂圓狀Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2/graphene復合材料,利用XRD、SEM、TEM、BET、XPS等對樣品進行結構形貌表征;循環(huán)伏安、交流阻抗、恒流充放電對材料進行電化學性能表征。結果顯示:811/G材料在保持前驅體811結構形貌不變的前提下,表現(xiàn)出良好的電化學性能,在0.5、1、2、5、10A/g的電流密度下材料的比容量分別高達1712.13、1658.74、1622.08、1603.08、1535.43F/g,甚至電流密度達到20A/g時比容量仍能保持最初的79.8%。(3)此外,借助于陽離子交換法在氧化劑存在條件下成功構筑Ni0.8-xCo0.1Mn0.1(OH)2@Co OOH復合材料。以Ni0.8-xCo0.1Mn0.1(OH)2@Co OOH復合材料作為正極材料,活性炭作為負極材料組裝成不對稱器件,探討離子交換處理是否提高了材料的導電性、倍率性能。結果表明在0.5A/g的電流密度下處理前后樣品的比容量幾乎一樣,隨著電流密度的增加,差異隨著變大,當電流密度增至7.5A/g時,處理后樣品的比容量比811材料提高了67.09F/g。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O646.54;TM53
【圖文】：

第一章 緒論中性，進而形成電勢差。電極相所帶的電荷主要集中電極的表面，電帶相反電荷的離子，一方面受到靜電力的吸引，緊密的排列在電極的方面由于離子自身的熱運動，離子又會趨向遠離電極表面向電解液本最后在靜電作用和熱運動共同作用下到達平衡，形成一個雙電層。示 1.1 所示，

第一章 緒論贗電容，也稱法拉第準電容，是在電極活性材料的表面或者體相的二維或準二維空間中，活性物質發(fā)生欠電位沉積，進行高度可逆的化學氧化/還原反應，從而產(chǎn)生與電極充電電位相關的電容[18,19]。示意圖如 1.2 圖所示，其反應可概括如下：反應式 1.1其中 A 表示活性材料， 表示電解液負離子，AB 表示反應生產(chǎn)物。對于贗電容，常見電極活性材料有過渡金屬氧化物（氫氧化物）和導電聚合物。主要的過渡金屬氧化物（氫氧化物）有 NiO（Ni(OH)2）[20-22]、MnO2[23,24]、CoXOY（CoOOH）[25-27]、RuO2[28]、SnO2[29]、TiO[30-32]等。常見的導電聚合物有聚噻吩（PTh）[33]、聚吡咯（PPY）[34-36]、聚苯胺（PANI）[37,38]等。一般贗電容電容器同時還具有雙電層電容，因而這種體系的超級電容器可實現(xiàn)的最大電容值比較大，在同等質量或是體積的情況下，贗電容器容量是雙電層電容器容量的 10～100 倍[39-44]。

圖 2.1 三電極測試裝置示意圖Figure 2.1 Schematic diagram of three electrode test device.超級電容器組裝示意圖如下：鎳-鈷-錳氫氧化物作為正極材料組裝成不對稱超級電容器，其中正極涂的活性材料解液仍用 2mol/L 的 KOH 溶液。
【共引文獻】

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本文編號：2879223