鎳基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)、制備以及超級(jí)電容器的性能研究.pdf

1、隨著儲(chǔ)能器件的快速發(fā)展，超級(jí)電容器越來越受到人們的不斷關(guān)注與研究。超級(jí)電容器具有可實(shí)現(xiàn)快速充放電、安全性能穩(wěn)定、高能量密度與功率密度等特點(diǎn)。為了研制高性能的超級(jí)電容器器件，研究與開發(fā)具備有形貌獨(dú)特，電化學(xué)性能優(yōu)異的電極材料成為超級(jí)電容器的關(guān)鍵問題。鎳基材料作為過渡金屬化合物在超級(jí)電容器電極材料的應(yīng)用十分廣泛，具有高比電容量、性能穩(wěn)定、形貌特征多樣化等特點(diǎn)。本文從形貌、結(jié)構(gòu)以及功能出發(fā)，設(shè)計(jì)并成功制備了以鎳基材料為主的多種復(fù)合物電極材料。

2、通過研究其結(jié)構(gòu)、形貌、電化學(xué)性能等方面，闡述其材料的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。主要研究?jī)?nèi)容可概括為以下幾個(gè)方面:
　　通過高溫高壓反應(yīng)釜合成NiO/氮摻雜還原氧化石墨烯復(fù)合材料，該方法制備過程簡(jiǎn)單高效，避免通過高溫煅燒還原氧化石墨烯納米片的過程，同時(shí)在水熱過程中，加入氨水既能夠摻雜非金屬氮元素，提高石墨烯的導(dǎo)電能力，又能夠通過堿性條件下對(duì)石墨烯納米片具有一定的裁剪作用，提高整體材料的比表面積，有利于復(fù)合材料在充放電過程中存儲(chǔ)和釋放電荷。復(fù)合材料在

3、恒電流為1A·g-1的條件下，其放電比電容達(dá)到233F·g-1，且經(jīng)過8000次循環(huán)壽命測(cè)試，依然能夠容量保持率達(dá)到86％，其電化學(xué)穩(wěn)定性高，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行與操作。
　　通過水熱法合成納米花狀Ni8-Co-P-O電極材料，改變摻雜Co元素的質(zhì)量比。利用Ni、Co兩種金屬在氧化還原反應(yīng)過程中的協(xié)同作用，提高電化學(xué)性能。當(dāng)Ni∶Co質(zhì)量比為8∶1時(shí)，制備的納米花狀結(jié)構(gòu)Ni8-Co-P-O電化學(xué)性能最佳，在恒電流測(cè)試電流密度為1A·

4、g-1條件下，其材料贗電容比電容達(dá)到956F·g-1。同時(shí)為了更好的證明合成材料的商用價(jià)值，將其組裝成混合型超級(jí)電容器，窗口電壓高達(dá)1.8V。在恒電流密度為1A·g-1條件下，器件的比電容達(dá)到106F·g-1。
　　通過化學(xué)沉積法在處理后的Ni foam上沉積納米管狀材料FeCo2O4，再通過電化學(xué)循環(huán)伏安法制備納米片CoNi2S4負(fù)載在FeCo2O4管壁上。通過控制電鍍反應(yīng)時(shí)間，力求達(dá)到最佳的性能，并研究復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)，測(cè)