本文選題：超級電容器 + 鈷酸鎳�。� 參考：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：超級電容器是一種新型的綠色能量存儲裝置,迄今,已引起世界各國研究者的廣泛關(guān)注。對于超級電容器而言,電極材料的性質(zhì)對其電化學(xué)性能有著至關(guān)重要的影響。因此對超級電容器電極材料的設(shè)計和研究具有重要意義。三元金屬氧化物鈷酸鎳(Ni Co2O4)因其高的電化學(xué)活性、好的導(dǎo)電率以及環(huán)境友好等特點而被認為是非常有前景的超級電容器電極材料。然而,在實際的電極反應(yīng)中,由于Ni Co2O4電極材料的利用率低、孔結(jié)構(gòu)不均勻以及結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等因素大大降低了Ni Co2O4的應(yīng)用。因此,本論文通過研究設(shè)計新穎的Ni Co2O4納米多孔結(jié)構(gòu)和復(fù)合電極材料,來增加其比表面積和反應(yīng)動力學(xué)性質(zhì),在保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時還能有效提高電極材料利用率和電荷存儲能力。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:首先,利用簡單、溫和的水熱法,在沒有使用模板和表面活性劑的條件下成功合成蒲公英狀的Ni Co2O4微球,并考察了其電化學(xué)性能。測試結(jié)果表明,在電流密度為1 A g-1時,Ni Co2O4微球的比電容為372 F g-1,當(dāng)電流密度從1增加到10A g-1時,其比電容仍有84.1%的保持率。并且在電流密度為5 A g-1下循環(huán)2000次后其比電容保持率為88.3%。其次,利用水熱法和化學(xué)共沉淀法成功制備出Ni Co2O4-Mn O2和Co3O4-Mn O2復(fù)合納米線,使用XRD、SEM、TEM和BET等技術(shù)對其成分和結(jié)構(gòu)進行了表征,并對比了Ni Co2O4-Mn O2和Co3O4-Mn O2納米線的超級電容器性能。測試結(jié)果表明Ni Co2O4-Mn O2納米線具有大的比表面積、高的孔隙率以及好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。且Ni Co2O4-Mn O2納米線三電極體系下表現(xiàn)出較好的電化學(xué)性能,其比電容為343 F g-1,在5 A g-1的電流密度下循環(huán)3000次后,容量保持率為89.7%。最后,以Cu納米線作為載體,利用化學(xué)共沉淀法成功制備出Cu/Cu Ox/Ni Co2O4核殼納米線。金屬Cu可以增加復(fù)合材料的導(dǎo)電性,從而提高電極材料的電子遷移率。三電級體系下的電化學(xué)性能測試表明,在1 A g-1的電流密度下,Cu/Cu Ox/Ni Co2O4核殼納米線的比電容達到578 F g-1,經(jīng)過6000次的充放電后,比電容保留率為98.9%,表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。在兩電極體系的研究中,Cu/Cu Ox/Ni Co2O4//AG非對稱超級電容器件最大能量密度和功率密度分別達到12.6 Wh kg-1和4.94 k W kg-1,且在2 A g-1的電流密度下循環(huán)10000次后仍有98.2%的電容保持率,表現(xiàn)出良好的應(yīng)用潛能。本論文圍繞Ni Co2O4電極材料,利用納米材料自組裝的思路制備出三維Ni Co2O4微球和兩種不同的一維Ni Co2O4核殼納米線,并深入研究了其超級電容器性能,為深入開發(fā)和研究Ni Co2O4材料在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用提供了可靠的思路。同時,制備得到的Ni Co2O4復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能,是目前能量存儲領(lǐng)域的優(yōu)選材料。
[Abstract]:Supercapacitor is a new type of green energy storage device, which has attracted the attention of researchers all over the world. For supercapacitors, the properties of electrode materials have an important effect on their electrochemical performance. Therefore, it is of great significance for the design and research of electrode materials for supercapacitors. Due to its high electrochemical activity, good conductivity and environmental friendliness, the ternary metal oxide Nickel Cobalate Nickel Co _ 2O _ 4 is considered to be a promising electrode material for supercapacitors. However, in the actual electrode reaction, the application of Ni Co2O4 is greatly reduced because of the low utilization ratio of Ni Co2O4 electrode material, the uneven pore structure and the unstable structure. Therefore, in order to increase the specific surface area and reaction kinetics, a novel Ni Co2O4 nano-porous structure and composite electrode materials were designed in this paper. The efficiency of electrode material utilization and charge storage can be improved effectively while maintaining structural stability. The main contents and conclusions are as follows: firstly, the dandelion like Ni Co2O4 microspheres were successfully synthesized by a simple and mild hydrothermal method without templates and surfactants, and their electrochemical properties were investigated. The results show that the specific capacitance of Ni Co2O4 microspheres is 372F g-1 when the current density is 1 A g ~ (-1). When the current density is increased from 1 to 10 A g ~ (-1), the specific capacitance still has a retention rate of 84.1%. When the current density is 5 A g ~ (-1), the specific capacitance retention rate is 88. 3 after 2000 cycles. Secondly, Ni Co2O4-Mn O 2 and Co3O4-Mn O 2 composite nanowires were successfully prepared by hydrothermal and chemical coprecipitation methods. The composition and structure of Ni Co2O4-Mn O 2 and Co3O4-Mn O 2 nanowires were characterized by BET and TEM techniques. The properties of supercapacitors of Ni Co2O4-Mn O 2 and Co3O4-Mn O 2 nanowires were compared. The results show that Ni Co2O4-Mn O 2 nanowires have large specific surface area, high porosity and good structural stability. The specific capacitance of Ni Co2O4-Mn O 2 nanowires was 343F g -1. After 3000 cycles at 5 A g ~ (-1), the capacity retention rate was 89.7%. Finally, Cu/Cu Ox/Ni Co2O4 core-shell nanowires were successfully prepared by chemical coprecipitation with Cu nanowires as carrier. Metal Cu can increase the electrical conductivity of the composite and improve the electron mobility of the electrode material. The electrochemical performance tests of three-level system show that the specific capacitance of Cu / Cu Ox/Ni Co2O4 nanowires reaches 578F g-1 at the current density of 1A g ~ (-1). After 6000 times of charge and discharge, the specific capacitance retention rate is 98.9, which shows good cyclic stability. In the two-electrode system, the maximum energy density and power density of Cu / Cu Ox/Ni Co2O4//AG asymmetric supercapacitor are 12.6Wh kg-1 and 4.94kg-1, respectively, and the capacitance retention is 98.2% after 10000 cycles at the current density of 2Ag-1. Demonstrate good application potential. In this paper, three dimensional Ni Co2O4 microspheres and two different one-dimensional Ni Co2O4 core-shell nanowires were prepared by self-assembly of nanomaterials around Ni Co2O4 electrode materials, and the properties of supercapacitors were studied. It provides a reliable way to develop and study the application of Ni Co2O4 materials in the field of energy storage. At the same time, the prepared Ni Co2O4 composites exhibit excellent electrochemical properties and are the best materials for energy storage at present.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ138.13;TM53

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本文編號：1834839