鈷基金屬氧化物納米材料的制備及其超級電容器性能的研究.pdf

1、超級電容器，也被稱為電化學(xué)電容器，被認(rèn)為是下一代最具潛力的能量儲存系統(tǒng)。由于其功率密度高，壽命長、快速充放電比率以及環(huán)境友好的優(yōu)點(diǎn)，吸引了大量研究人員的關(guān)注。超級電容器的性能極度依賴于電極材料的性質(zhì)，因此電極材料的研究是超級電容器研究中的重點(diǎn)。歸結(jié)于高電導(dǎo)率和快速的氧化還原反應(yīng)所導(dǎo)致高電容量，過渡金屬氧化物備受關(guān)注。因此，本文選用鈷基金屬氧化物作為研究對象，對鈷酸鋰和鈷酸銅的納米結(jié)構(gòu)材料的制備，以及其作為超級電容器的儲電機(jī)理和電化學(xué)性能

2、進(jìn)行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①采用復(fù)合堿媒介法合成了納米結(jié)構(gòu)的鈷酸鋰，此電極材料在1 M的LiCl水基電解液中表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，在0.5 A·g-1的電流密度的情況下比電容高達(dá)581.3 F·g-1，在功率密度為2262 Wkg-1時(shí)能量密度高達(dá)41.0 Wh·kg-1。此外，此工作電極表現(xiàn)出優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性，在6 A·g-1的大電流密度下循環(huán)2000次，其電容保留率仍能達(dá)到83.9％。在詳細(xì)地分析LiCoO2納米

3、片的法拉第電容性之后，發(fā)現(xiàn)LiCoO2納米片的充放電是一個理想的擴(kuò)散控制的過程。另外，基于兩個完全相同的LiCoO2納米片/碳紙電極的對稱固態(tài)的超級電容器被制作，顯示了優(yōu)良的能量存儲性能以及柔性和輕量化的優(yōu)點(diǎn)。三個串聯(lián)的超級電容器在充電之后，能夠點(diǎn)亮100盞LED燈持續(xù)14分鐘。綜上所述，高功率密度和高能量密度LiCoO2納米片在未來的超級電容器領(lǐng)域是一種極具潛能的材料。②采用水熱法和隨后的退火處理相結(jié)合在碳布表面直接生長了 Cu0.3

4、Co0.7Co2O4納米棒。FESEM顯示Cu0.3Co0.7Co2O4納米棒非常均勻的生長于碳纖維表面，EDS圖譜顯示Cu、Co、O和C元素分布也均勻，說明材料的純度很高沒有雜相。進(jìn)一步制作了柔性超級電容器，CV表明其整個電壓范圍的充電和放電的贗電容比率是常數(shù)，GCD測試顯示整個超級電容器的庫侖效率高，且內(nèi)阻低、電導(dǎo)率高。此外，測試了Cu0.3Co0.7Co2O4納米棒固態(tài)超級電容器的工作電壓，表明其在1.6 V的高電壓下能正常工作且