鎳鈷雙金屬化合物的贗電容特性研究.pdf

1、電化學電容器（又叫超級電容器）因其較高的功率密度、優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性、能夠快速充放電等優(yōu)點，在大功率設備、電動車、電子設備等領域廣闊的應用前景而備受關注。目前所報導的各類電極活性材料中，金屬化合物已經實現(xiàn)了較高的比容量及優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性，是最有希望實現(xiàn)高能量密度超級電容器的一類電極活性材料。本研究以鎳鈷基化合物為研究對象，通過改變鎳與鈷的成分比例及配位陰離子的種類構筑出一系列多元鎳鈷基化合物，如鎳鈷氫氧化物、鎳鈷氧化物、鎳鈷硫化物及鎳鈷硒

2、化物，系統(tǒng)地研究了鎳鈷基化合物的超級電容性能。主要研究結果如下：
　　提出了一種簡易的混合溶劑熱法，成功地用于制備不同鎳鈷組分的α相層狀鎳鈷氫氧化物，并且可以引入基底用于制備鎳鈷氫氧化物陣列結構。α相鎳鈷氫氧化物作為超級電容器電極活性材料獲得了比α相Ni(OH)2更高的比容量、倍率特性及循環(huán)穩(wěn)定性，表明鎳及鈷離子配位化合形成氫氧化物可以明顯提高其電化學活性并且改善α相結構的電化學穩(wěn)定性。采用泡沫鎳承載形成陣列結構可以進一步提高鎳鈷

3、氫氧化物的比容量，并且實現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　高溫熱分解α相鎳鈷氫氧化物及其泡沫鎳承載的陣列樣品，可以獲得不同鎳鈷比例的鎳鈷氧化物及泡沫鎳承載陣列結構樣品。鎳鈷雙金屬氧化物樣品表現(xiàn)出比Co3O4及NiO樣品更高的比容量、倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性。利用泡沫鎳承載形成陣列結構可以進一步提高鎳鈷氧化物的比容量，并且實現(xiàn)了優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。同時，采用一種簡單的水解結合高溫熱處理方法制備出具有多孔結構的花狀NiCo2O4納米結構，NiCo

4、2O4納米結構具有比Co3O4和NiO高兩個數(shù)量級以上的導電性，用作超級電容器電極活性材料時具有較高的比容量、優(yōu)良的倍率特性及超長的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　率先將鎳鈷雙金屬硫化物用作超級電容器電極活性材料，獲得了優(yōu)異的電化學性能?；陉庪x子交換反應，提出一種簡易的制備NiCo2S4海膽狀納米結構和泡沫鎳承載的NiCo2S4納米管陣列結構。NiCo2S4樣品具有比相同形貌及結構的NiCo2O4更低的光學帶隙寬度和更高的導電性，這有助于改善

5、其用作電極活性材料時其電化學過程中的動力學特性。NiCo2S4海膽狀納米結構比相同形貌及結構的NiCo2O4及相同制備方法制備出的Co9S8和NiS具有更高的比容量及倍率性能。泡沫鎳承載的NiCo2S4納米管陣列結構在較高的單載量（6 mg/cm2）下實現(xiàn)了超高的電極材料利用率，從而實現(xiàn)了超高的比容量。同時，采用多元醇法制備出不同鎳鈷比例的鎳鈷硫化物，率先研究了鎳鈷成分與鎳鈷雙金屬硫化物電化學性能的關系，鎳鈷雙金屬硫化物樣品具有比相同條

6、件制備出的單金屬硫化物Co3S4和NiS更高的比容量及倍率性能，并且表現(xiàn)出比NiS更高的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　采用一種簡單的溶劑熱法制備出CoSe、Co9Se8、NiSe和NiCo2Se4樣品，率先將其用作電極活性材料獲得了良好的超級電容性能。CoSe及Co9Se8樣品具有超高的循環(huán)穩(wěn)定性，分別經過7,000及10,000次循環(huán)后其比容量沒發(fā)生任何衰減。NiSe最有較高的比容量，電流密度為1 A/g時實現(xiàn)了高達808.45 F/g的比