本文關(guān)鍵詞：鎳基電極材料的制備及其電化學(xué)性能的研究

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【摘要】：隨著時代的發(fā)展,能源的消耗,發(fā)現(xiàn)新的、高效的能源儲存裝置刻不容緩。而電極材料的制備和它的微觀形貌都將對能源儲存裝置的性能產(chǎn)生極大的影響。在眾多材料中,鎳基材料是一種應(yīng)用很廣和很有前景的電極材料。其中,氫氧化鎳的理論比電容達到2082 Fg~(-1),有很好的發(fā)展前景。本文以鎳基材料,氫氧化鎳,鎳錳氫氧化物作為研究對象,探究了他們在能源儲存裝置方向的應(yīng)用。通過與石墨相氮化碳或者碳布基底復(fù)合,調(diào)控其微觀形貌,進而提供更加方便的電子通道,來改善能源儲存裝置的電化學(xué)性能。最后,對其反應(yīng)機理進行了相應(yīng)的探討。(1)通過馬弗爐高溫法制備了石墨相的氮化碳,利用制備好的石墨相氮化碳作為基底和醋酸鎳作為鎳源,在180℃的水熱條件下反應(yīng)得到g-C3N4/Ni(OH)2復(fù)合電極材料。通過結(jié)構(gòu),組成,形貌和電化學(xué)分析對g-C3N4/Ni(OH)2復(fù)合電極材料在電化學(xué)方面的應(yīng)用做了探究。結(jié)果表明:單一片狀的Ni(OH)2,由于其表面能太高,不穩(wěn)定,當(dāng)引入g-C3N4作為基質(zhì)時,自組裝形成了3D花狀結(jié)構(gòu)的g-C3N4/Ni(OH)2復(fù)合電極材料,3D花狀結(jié)構(gòu)可以增加其與電解液的有效接觸面積,促進了電解液離子和電子在電化學(xué)儲能材料中的快速轉(zhuǎn)移,進而提供快速的充放電過程,在0.5 Ag~(-1)的電流密度下,電容高達505.6 Fg~(-1)。(2)對于鎳基材料鎳錳氫氧化物的制備條件進行了分析探討。分別探究了溫度和鎳錳元素比例對鎳錳氫氧化物的結(jié)構(gòu),形貌和電化學(xué)性能方面的影響。結(jié)果表明:不同溫度和不同比例的鎳錳元素對鎳錳氫氧化物電極材料的結(jié)構(gòu)影響較大。最終可以得出最佳制備條件,在100℃,鎳錳元素比例為3:1時可以得到性能優(yōu)異的電化學(xué)電極材料。(3)依據(jù)第三章的結(jié)果,在100℃下,鎳錳元素一定比例下,通過一步水熱法制備了鎳錳氫氧化物二元電極材料。系統(tǒng)研究了不同堿源(HMTA和UREA)對電極材料特性的影響。通過一系列表征對所獲得的二元電極材料的結(jié)構(gòu),形貌和電化學(xué)特性進行了探討。最終得到:當(dāng)堿源為HMTA的情況下,可以得到蜂窩狀的鎳錳氫氧化物,并且其在5 mA cm~(-2)的電流密度下,電量達2.687 C cm~(-2)(2239 Fg~(-1))。為了更加進一步的探究NiMn-LDH這種材料在電化學(xué)方向的應(yīng)用,基于這種電極材料,組裝了一個非對稱的超級電容器——NiMn-LDH/CC//EACC-3,在1.5 mA cm~(-2)的電流密度下,器件NiMn-LDH/CC//EACC-3的電容達104.9 mFcm~(-2)。
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O646;TM53

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