【摘要】：電化學(xué)電容器是一種新型的儲(chǔ)能器件,由于具有功率密度高、電化學(xué)可逆性好和循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn),近年來已成為電化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。電極材料是影響電化學(xué)電容器性能的關(guān)鍵因素之一。鎳的氧化物/氫氧化物價(jià)格低廉、電化學(xué)性能優(yōu)良而受到廣泛關(guān)注。本論文采用電化學(xué)方法制備了鎳基復(fù)合膜電極,并考察了其贗電容性能。 通過對電沉積法得到的Ni-Cu合金鍍層中的銅進(jìn)行選擇性陽極溶解,獲得了多孔鎳膜。以多孔鎳膜為基體,采用陰極電沉積法制備了納米多孔結(jié)構(gòu)的氫氧化鎳膜電極。所制備的氫氧化鎳膜電極在2、5和10 A·g-1的電流密度下分別給出了1634、1563和1512 F·g-1的比電容值。納米多孔結(jié)構(gòu)的金屬鎳基體改進(jìn)了氫氧化鎳膜電極在1 mol-L"1 KOH溶液中的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。氫氧化鎳膜電極所具有的高比電容、良好的大電流放電能力及優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性表明其在電化學(xué)電容器領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力。 通過對電沉積法得到的Ni-Cu合金鍍層進(jìn)行電化學(xué)去合金化處理,制備了納米多孔結(jié)構(gòu)金屬鎳膜,采用循環(huán)伏安法對多孔金屬鎳膜在1 mol·L-1的KOH溶液中進(jìn)行陽極氧化處理,獲得了納米多孔結(jié)構(gòu)的鎳基復(fù)合膜電極；通過在300℃的溫度下對鎳基復(fù)合膜電極進(jìn)行熱處理,得到了NiO/Ni膜電極。應(yīng)用掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射分析(XRD)、X-射線光電子能譜(XPS)和不同的電化學(xué)技術(shù)對所制備的膜電極的物理性質(zhì)及贗電容特性進(jìn)行了表征。SEM、XRD和XPS的測試結(jié)果表明,所制備的納米多孔結(jié)構(gòu)復(fù)合膜由Ni、Ni(OH)2和NiOOH組成。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,電鍍液的組成和制備的復(fù)合膜電極的質(zhì)量對其電容性能有較大的影響。在優(yōu)化條件下所得納米多孔結(jié)構(gòu)鎳基復(fù)合膜在20A·g-1的充放電電流密度下,給出了578 F·g-1的初始比電容；在1000次充放電循環(huán)后,它的比電容值為544 F·g-1,電容保持率為94%。循環(huán)伏安的結(jié)果顯示,NiO-Ni膜電極在2和10 A·g-1的電流密度下的比電容值分別為498和398 F·g-1。研究也發(fā)現(xiàn)NiO-Ni膜電極具有優(yōu)異的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性。
【圖文】：

在于柱狀顆粒的中心，而富鎳相則位于富銅相的四周。在0.5V的陽極電位下，，銅核發(fā)生陽極溶解，而鎳殼因鈍化得以保留，于是形成了多孔鎳膜【”，’2]，孔徑大小為80一 250nm。圖3.2(c)為多孔鎳沉積氫氧化鎳后的形貌，多孔鎳的孔徑明顯減小，表明氫氧化鎳沿著孔壁生長，形成Ni(oH)2一Ni包覆型結(jié)構(gòu)。圖3.3顯示的是電極制備過程中的XRD譜圖。圖33(a)中出現(xiàn)Ni和Cu的(川)、(200)和(220)晶面 (pDFNo.04一0850，No.04一0836)，形成非同質(zhì)Ni相和Cu相〔”]。圖3.3(b)中，20為43.50、50.60和74.50的eu的特征衍射峰消失，表明在合金一去合金化形成多孔鎳過程中銅基本溶解。Ze為44.50的尖銳的衍射峰為Ni的(ln)晶面。在多孔鎳上沉積氫氧化鎳后，圖3.3(c)中20=340為a一Ni(0H):的特征峰 (pDFNo.38一0715)

第三章多孔鎳基體上沉積Ni(OH)2及其電容性能圖3.4為Ni(oH)2一Ni電極與多孔鎳基體在10mv·s一，下的循環(huán)伏知，在0.44v和0.23v一對較強(qiáng)的氧化還原峰對應(yīng)著Ni2+和N反應(yīng)方程式砂4，15]:Ni(OH)2+OH一++NiooH+HZo+e一中可以看出，Ni(OH)2一Ni電極比容量主要來源于Ni(OH)2在多孔還原反應(yīng)，多孔鎳的貢獻(xiàn)比較小，其氧化還原峰是由于在循環(huán)伏面發(fā)生氧化所致。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TM53

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 呂進(jìn)玉;林志東;;超級電容器導(dǎo)電聚合物電極材料的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2007年03期

2 汪形艷,王先友,黃偉國;超級電容器電極材料研究[J];電池;2004年03期

3 程杰;張文峰;張浩;曹高萍;;高比能量電化學(xué)電容器及材料的進(jìn)展[J];電池;2008年05期

4 胡毅;陳軒恕;杜硯;尹婷;;超級電容器的應(yīng)用與發(fā)展[J];電力設(shè)備;2008年01期

5 周強(qiáng);王金全;楊波;;超級電容器:性能優(yōu)越的儲(chǔ)能器件[J];電氣技術(shù);2006年06期

6 李建玲,梁吉,徐景明,毛宗強(qiáng);雙電層電容器有機(jī)電解液研究進(jìn)展[J];電源技術(shù);2001年03期

7 程立文;汪繼強(qiáng);譚玲生;;超級電容器的技術(shù)與應(yīng)用市場發(fā)展簡評[J];電源技術(shù);2007年11期

8 張丹丹,姚宗干;大容量高儲(chǔ)能密度電化學(xué)電容器的研究進(jìn)展[J];電子元件與材料;2000年01期

9 孟慶函,劉玲,宋懷河,凌立成;炭氣凝膠為電極的超級電容器的研究[J];功能材料;2004年04期

10 韋文生,梁吉,徐才錄,魏秉慶,吳德海;碳納米管超大容量電容器在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];太陽能學(xué)報(bào);2002年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 張治安;基于氧化錳和炭材料的超級電容器研究[D];電子科技大學(xué);2005年

2 李會(huì)巧;超級電容器及其相關(guān)材料的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

3 樊楨;電化學(xué)電容器電極材料的制備及其電容性能研究[D];湖南大學(xué);2008年

4 王虹;金屬氧化物電化學(xué)電容器電極材料的研究[D];天津大學(xué);2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 農(nóng)谷珍;超級電容器電極材料的制備及電化學(xué)性能研究[D];大連理工大學(xué);2009年

本文編號：2525897