超級(jí)電容器材料的溶劑法制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、近年來(lái)，傳統(tǒng)能源越來(lái)越稀少，環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，現(xiàn)在非常急需尋找一種清潔，高效，可再生的新能源來(lái)繼續(xù)維持一個(gè)健康，快速，可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)。鋰離子電池(LIBs)和超級(jí)電容器(SCs)是兩個(gè)最有前途的電能存儲(chǔ)設(shè)備，已經(jīng)引起了全世界的關(guān)注。特別是超級(jí)電容器，由于其快速充電能力、高功率性能、循環(huán)壽命長(zhǎng)、低維護(hù)成本，更是引得研究者們的關(guān)注。它能夠滿足各種應(yīng)用程序?qū)﹄娏湍茉吹男枨?例如電動(dòng)汽車或者混合動(dòng)力汽車，便攜式移動(dòng)電子設(shè)備電源等。當(dāng)有些設(shè)

2、備需要高功率輸出電流時(shí)，他們可以補(bǔ)充甚至取代儲(chǔ)能電池。超級(jí)電容器可分為兩種類型,即儲(chǔ)存能量使用離子吸附(電化學(xué)雙層電容器)和快速的表面氧化還原反應(yīng)(贗電容)。一般來(lái)說(shuō),贗電容比雙層電容器具有更高的能量密度。因此，大多數(shù)當(dāng)前的研究一直集中在適合作為贗電容的各種新型電極材料包括金屬氧化物、金屬硫化物和導(dǎo)電聚合物具有高的能量密度和長(zhǎng)的循環(huán)壽命。此外，新型的電極的材料應(yīng)該盡可能有高的比表面積，因?yàn)橼I電容存儲(chǔ)電容主要來(lái)源于活性材料的表面的法拉第氧

3、化還原反應(yīng)。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　?。?）論文第二章中介紹了ZnWO4納米片陣列材料的合成。通過(guò)SEM和TEM表征發(fā)現(xiàn) ZnWO4納米片非常薄。所有的電化學(xué)測(cè)試都是在以3 MKOH溶液為電解液的三級(jí)體系中進(jìn)行測(cè)試，在20 mAcm-2電流密度和0-0.65 V電壓范圍有約2.5 Fcm-2的面積電容，比電容值達(dá)1250 Fg-1。
　?。?）論文第三章中采用一步水熱法直接在泡沫鎳基底上原位生長(zhǎng)ZnCo2O4納米線簇陣列

4、。基于反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物形貌的影響，我們研究了納米線陣列的形成過(guò)程。通過(guò)TEM表征發(fā)現(xiàn)ZnCo2O4納米線都是由10-15nm的納米晶相互連接所組成，所以會(huì)在納米線表面看到有很多的小介孔，這就很大的提高了材料的比表面積。通過(guò)對(duì)ZnCo2O4納米線陣列在3 MKOH溶液中進(jìn)行超電容性能檢測(cè)。在20 mAcm-2,30 mAcm-2,50 mAcm-2,100 mAcm-2的不同電流密度下進(jìn)行測(cè)量，且經(jīng)過(guò)6000個(gè)循環(huán)后，能保持初始容量的90％

5、,顯示了良好的循環(huán)性能。
　?。?）論文第四章中為了研究ZnCo2O4納米材料在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用性能就將ZnCo2O4納米材料作為超級(jí)電容器正極，活性炭作為負(fù)極組裝成了非對(duì)稱全電容，經(jīng)過(guò)電化學(xué)性能的測(cè)試表現(xiàn)出了很好的電化學(xué)性能，在384 Wkg-1的功率密度下具有41.00 Whkg-1高能量密度，而且在2516 Wkg-1的功率密度下也具有16.63 Whkg-1的能量密度，當(dāng)非對(duì)稱超級(jí)電容器被充電到3.2V時(shí)成功點(diǎn)亮了紅色小燈珠