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文檔簡介
1、電化學超級電容器是一種介于蓄電池和傳統(tǒng)靜電電容器之間的新型儲能器件,具有比容量高、功率密度大、充電時間短、循環(huán)壽命長等特性。二氧化釕(RuO2)以法拉第充放電原理為基礎(chǔ),是制備超級電容器的關(guān)鍵材料,但其昂貴的價格限制了其應用范圍,因此氧化釕基復合材料成為時下研究的熱點。
本文分別以涂敷-熱分解,膠體法及涂敷-熱分解和電沉積的組合法制備了RuO2基二氧化硅、四氧化三鈷和聚苯胺復合薄膜電極,并利用XRD,SEM,F(xiàn)T-IR和CHI
2、660C電化學工作站等對薄膜電極的結(jié)構(gòu)、形貌及電化學性能進行了分析與表征,得到如下主要結(jié)果:
1.以涂敷-熱分解法制備了(RuO2/SiO2)·nH2O復合薄膜電極,探索并優(yōu)化了其制備工藝。當RuCl3·3H2O和TEOS的摩爾濃度比為10∶3,經(jīng)350℃燒結(jié)2h后制備的薄膜電極性能最佳;薄膜附著力為21.2MPa。薄膜電極的電化學性能較好,當以H2SO4作電解質(zhì)時其比電容為421F/g,內(nèi)阻為0.49Ω左右;另外恒流充放電曲
3、線高度對稱,表明電極充放電效率高。
2.探索了鈷釕原子摩爾濃度比n(Co)∶n(Ru),燒結(jié)溫度及燒結(jié)時間等對膠體法制備的(RuO2/Co3O4)·nH2O薄膜電極的形貌、成分及結(jié)構(gòu)性能的影響,并研究了該電極在酸性、中性及堿性電解液中的電化學行為。當n(Co)∶n(Ru)=2∶1時,經(jīng)350℃燒結(jié)2.5h后制備的薄膜電極在酸性電解液(H2SO4)下性能最好,此時RuO2和Co3O4其均表現(xiàn)出贗電容特性,電極比電容高(512F/
4、g,經(jīng)500次充放電循環(huán)后保持在96.1%),放電時間長(達1800s),內(nèi)阻稍高(1.2Ω)。
3.采用組合法制備了RuO2/PANI復合薄膜電極。此法兼具涂敷-熱分解法成本低,附著力高及電沉積法工藝簡單等優(yōu)點,可用其制備理想的薄膜電極材料。本章揭示了電沉積工藝中前驅(qū)體濃度、電流密度、電沉積時間等對薄膜電極形貌、結(jié)構(gòu)及性能的影響規(guī)律:當上述三者分別為0.25mol/L,2mA/cm2,15min時,薄膜電極具有最佳的綜合性能
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