【摘要】：本論文主要使用簡單、廉價、環(huán)保的方法合成具有優(yōu)異電化學儲能性能的電極材料,然后通過XRD、XPS、SEM、TEM等儀器對材料的形貌和結(jié)構(gòu)進行詳細的分析,最后通過循環(huán)伏安、恒電流充放電、交流阻抗等電化學測試方法對單電極材料及組裝的非對稱超級電容器進行電化學儲能性能分析,具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面:1.通過一步水熱法,以異丙醇為溶劑,在三維的網(wǎng)狀泡沫鎳上生長多孔的Co1.29Ni1.71O4納米片,通過SEM可以看到不規(guī)則的Co1.29Ni1.71O4納米片完全覆蓋在泡沫鎳基底上,納米片之間有很多不規(guī)則的孔。直接以NF@Co1.29Ni1.71O4作為工作電極,在三電極體系中通過恒電流充放電對單電極材料進行電化學性能測試,在5 m A cm-2的電流密度下,其能持續(xù)放電近700 s,面積電容高達6.75 F cm-2,在50 m A cm-2的電流密度下,其面積電容保留值為74.4%,這些性能明顯優(yōu)于其它鎳鈷氧化物。2.使用簡單、低耗能、綠色環(huán)保的一步水熱法在泡沫鎳上生長三維的石墨烯,成功地合成了三維的石墨烯泡沫(NF@r GO),然后通過水熱和高溫退火將超薄的Ni Mo O4納米片原位生長在三維的石墨烯泡沫上(NF@r GO@Ni Mo O4),通過SEM可以清晰看到Ni Mo O4為蜂窩狀的納米片狀結(jié)構(gòu)和石墨烯的褶皺,直接以NF@r GO@Ni Mo O4為工作電極,在三電極體系中使用不同的電化學方法進行電化學性能測試,表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能(56%的電容保留,1到20 m A cm-2)和循環(huán)穩(wěn)定性(93.1%的電容保留,1000次循環(huán))。3.使用簡單的方法以泡沫鎳為基底合成了Co2Ni O4、Ni Mn2O4及其復合物Co2Ni O4@Ni Mn2O4,分別進行SEM形貌分析,發(fā)現(xiàn)Co2Ni O4為分層的納米片狀結(jié)構(gòu),Ni Mn2O4為類似花瓣狀的薄片結(jié)構(gòu),復合物Co2Ni O4@Ni Mn2O4成功保留了Co2Ni O4納米片狀結(jié)構(gòu)和Ni Mn2O4的花瓣狀的薄片結(jié)構(gòu),花瓣狀的Ni Mn2O4薄片覆蓋在Co2Ni O4納米片上,在TEM中可以清晰看見這兩種化合物的分界。直接以NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4為工作電極進行電化學性能測試,在30 m A cm-2的電流密度下,其面積電容高達13.35 F cm-2,以NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4作為正極,石墨烯涂在泡沫鎳上作為負極組裝成非對稱超級電容器(NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4//r GO),在3 M KOH堿性電解液中,其表現(xiàn)出寬的電勢窗(0-1.8 V),功率密度為292.2 m W cm-2時,能量密度為1.38 m Wh cm-2,能量密度為3.01 m Wh cm-2時,功率密度為58.23 m W cm-2。
[Abstract]:In this thesis, the electrode materials with excellent electrochemical energy storage properties were synthesized by simple, cheap and environmentally friendly methods. Then the morphology and structure of the materials were analyzed in detail by means of XRD,XPS,SEM,TEM and other instruments, and finally, the cyclic voltammetry (CV) was used to analyze the morphology and structure of the materials. Electrochemical energy storage properties of single electrode materials and assembled asymmetric supercapacitors were analyzed by constant current charge / discharge, AC impedance and other electrochemical measurements. The main contents of this study are as follows: 1. Porous Co1.29Ni1.71O4 nanoparticles were grown on three-dimensional reticulated nickel foams by one-step hydrothermal method using isopropanol as solvent. Through SEM, we can see that irregular Co1.29Ni1.71O4 nanoparticles are completely covered on the foamed nickel substrate. There are many irregular holes between the nanoparticles. Using NF@Co1.29Ni1.71O4 as the working electrode, the electrochemical performance of the single electrode material was measured by constant current charge and discharge in the three electrode system. At the current density of 5 Ma / cm-2, the single electrode material could be continuously discharged for nearly 700s. The area capacitance of 6.75 F cm-2, is 74.4% at the current density of 50 Ma / cm-2, which is much better than that of other nickel cobalt oxides. Three-dimensional graphene foam (NF@r GO),) was successfully synthesized by one-step hydrothermal growth of three-dimensional graphene on nickel foam with simple, low energy consumption and green environment protection. Then the ultra-thin Ni Mo O 4 nanoparticles were grown on three dimensional graphene foam (NF@r GO@Ni Mo O 4) by hydrothermal and high temperature annealing. Through SEM, we can clearly see that Ni Mo O 4 is honeycomb-like nano-flake structure and graphene fold. Using NF@r GO@Ni Mo O 4 as the working electrode, different electrochemical methods were used to test the electrochemical performance in the three electrode system. The electrochemical performance was excellent (56% capacitive retention). 1 to 20 Ma cm-2) and cycle stability (93.1% capacitive retention, 1000 cycles). 3. Co2Ni O _ 4 was synthesized by a simple method based on nickel foam. The morphology of Ni-Mn2O4 and its complex Co2Ni O4@Ni Mn2O4, were analyzed by SEM. It was found that Co2Ni-O _ 4 was a layered lamellar structure and Ni Mn2O4 was a petal-like lamellar structure. The composite Co2Ni O4@Ni Mn2O4 successfully retained the Co2Ni / O _ 4 nanoflake structure and the Ni Mn2O4 petal-like lamellae structure, and the petal-like Ni Mn2O4 lamellae was covered on the Co2Ni / O _ 4 nano-sheet. The delimitation of the two compounds could be clearly seen in TEM. At the current density of 30 Ma / cm-2, the area capacitance is up to 13.35 F / cm-2, with NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4 as the positive electrode. The electrochemical performance of NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4 is measured directly by using NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4 as the working electrode. Graphene coated on nickel foams was assembled as a negative electrode to form an asymmetric supercapacitor (NF@Co2Ni O4@Ni Mn2O4//r GO),) with a wide potential window (0 / 1.8 V),) in a 3 M KOH alkaline electrolyte. The power density is 292.2 MW cm- 2, the energy density is 1.38 m Wh cm-2, energy density is 3.01 m Wh cm- 2, the power density is 58.23 MW cm-2..
【學位授予單位】：暨南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O646

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