鎳鈷硫（硒）基超級(jí)電容器電極材料制備及其性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器作為一種重要的能源儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)換的器件，因其具有高功率密度、循環(huán)穩(wěn)定性高、充放電速度快、環(huán)境友好等特點(diǎn)而具有重要應(yīng)用前景。而電極材料的性能是超級(jí)電容器性能的決定性影響因素之一。目前，因電極材料反應(yīng)的不同的機(jī)理，電極材料可分為提供雙電層電容的電極材料及提供贗電容的電極材料。石墨烯作為一種碳材料，具有導(dǎo)電性好、化學(xué)穩(wěn)定性好、理論上具有2630m2g-1的比表面積等優(yōu)點(diǎn)是一類(lèi)重要的雙電層電極材料，但靠其材料表面上的雙電層提供的比電容是有

2、限的；而依靠法拉第氧化還原反應(yīng)提供的比電容的過(guò)渡金屬氧化物，其比電容比碳材料要高，但是導(dǎo)電性低會(huì)直接導(dǎo)致倍率性能差，這限制其應(yīng)用。碳材料的比電容低與過(guò)渡金屬化合物的導(dǎo)電性差是當(dāng)前超級(jí)電容器電極材料發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)。
　　為了解決以上問(wèn)題，本文通過(guò)將制備具有三維結(jié)構(gòu)的石墨烯與比電容更大的鎳鈷雙金屬硫化物復(fù)合，通過(guò)協(xié)同作用既能提高復(fù)合電極材料的導(dǎo)電性，又能提高其比電容，彌補(bǔ)二者的不足而發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，制備出具有優(yōu)異性能的電極材料

3、；本文進(jìn)一步在鎳鈷雙金屬電極材料體系中引入導(dǎo)電性更佳的Se元素，研究NiCoSe電極材料的性能。
　　首先，將簡(jiǎn)易的冰模板法制備的三維氧化石墨烯在400℃及H2/Ar混合氣氛下還原后保持了冰粒的結(jié)構(gòu)，具有豐富的介孔及大孔結(jié)構(gòu)。該三維石墨烯（3D RGO）在0.2A/g的電流密度下具有265Fg-1的比電容，在電流密度增大到25倍(5A/g)下經(jīng)3000次多循環(huán)后比電容保持了95.7％，且在電流密度增大到100A/g時(shí)其比電容保持了

4、51.7%。
　　通過(guò)電泳沉積法在泡沫鎳（NF）上沉積具有三維結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯納米片，并采用冰模板法中性能優(yōu)異的還原條件制備3D RGO/NF，3D RGO改變了NF的表面形貌，并作為基底材料為NiCoS的沉積提供了更大的表面積及提高了整體材料的導(dǎo)電性。電化學(xué)沉積的NiCoS具有多孔及花簇狀的結(jié)構(gòu)，NiCoS/NF/RGO電極材料在10A/g的電流密度下具有2643F/g的比電容，且在50A/g的大電流密度下進(jìn)行2500次多循環(huán)性

5、能測(cè)試，比電容保持了84.22%（損失了15.78%）。說(shuō)明該電極材料具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　本文進(jìn)一步通過(guò)電化沉積法制備了NiCoSe電極材料，電化學(xué)沉積法避免了粉體活性物質(zhì)在使用過(guò)程中采用粘結(jié)劑來(lái)制備電極，提高了材料的整體性及導(dǎo)電性，且電化學(xué)沉積制備的NiCoSe電極材料具有超薄的納米片搭接的孔洞結(jié)構(gòu)，這增加了電解液進(jìn)出的通道，又增大了發(fā)生氧化還原反應(yīng)的活性位點(diǎn)，使整體電極材料發(fā)揮出更加優(yōu)異的電化學(xué)性能。通過(guò)條件優(yōu)化制備出