梁逵[1]2002年在《碳纳米管及氧化镍超级离子电容器的研究》文中研究说明超级离子电容器一种介于电池与传统静电电容器之间的新概念能量储存器件，与传统静电电容器相比，超级离子电容器具有更高的能量密度，与电池相比，超级离子电容器具有更大的功率密度值，从而具有瞬间释放特大电流的特性并且充放电效率高、循环寿命长。由于这些特性使得该器件具有某些特殊功能，其中特别为人关注的是在电动车辆、高功率武器等方面的不可替代的作用，另外可用作电子设备中的备用电源、工业设备的闪光及点火装置。而对于超级离子电容器的研究，主要集中在电极材料方面。本文选定碳纳米管和氧化镍作为超级离子电容器的电极材料，研究了它们的材料制备、电容特性及其影响因素、赝电容形成机理。本文的主要研究内容和创新点归纳如下： 1．用电化学阴极沉积法在Ni基片上制得Ni(OH)_2膜，经热处理得到NiO膜。研究了热处理温度、热处理气氛、电解质溶液、钴掺杂对NiO膜电极赝电容性能的影响，探讨了NiO电极的电容形成机理。其中首次提出用掺杂NiO作赝电容器电极材料。结果发现：当Ni(OH)_2的热处理温度在250-500℃时，随着热处理温度的升高，所得NiO膜电极比电容量逐渐减小；NiO在KOH水溶液中能形成赝电容，但在LiClO_4／PC有机电解质溶液中未能形成赝电容；NiO中掺钴、掺铈使比电容量明显增大。以掺钴的NiO膜为电极，以1mol／L的KOH水溶液为电解质溶液，所得电容器的比电容量可达280 F／g。 2．采用碳纳米管作为超级离子电容器的电极材料，研究了酸回流处理、碳纳米管管径、电解质溶液对纳米管电极超级离子电容器性能的影响，探讨了其电容形成机理，分析了内阻影响因素，对比了碳纳米管电极电容器与活性炭电极电容器的性能。首次提出应用酸回流处理工艺对碳纳米管进行改性，以提高其比电容量。当用酸回流处理的碳纳米管作电极，用30％的H_2SO_4作电解质溶液时，所得超级离子电容器不仅具有明显的双电层电容效应，也能形成赝电容，其比电容量值为102F／g。 3．应用溶胶—凝胶法在经回流处理的碳纳米管上沉积氢氧化镍，热处理得到碳纳米管与氧化镍复合材料，首次提出并应用这一复合材料制备超级离子电容器电极。研究分析了复合电极材料的结构和形貌，碳纳米管与氧化镍复合超级离子电容器的性能。结果表明：碳纳米管与氧化镍复合电极材料兼有碳纳米管和氧 电子科技大学博士学位论文化镍两者在结构、性能方面的优势，基于复合电极的超级离子电容器在形成双电层电容的基础上具有赝电容效应，其比电容量、比能量高。实验表明：当氧化镍质量百分数不超过50％时具有良好的功率特性和频率响应特性；碳纳米管与氧化镍作复合电极材料的电阻率呈现明显的逾渗现象：以氧化镍质量百分数为50％的复合电极材料制备电极，比电容量值可达 160 F伯。 4．应用交流阻抗频谱法，对比研究了碳纳米管和活性碳作为电极材料的超级离子电容器的频率响应特性。其中，碳纳米管块电极超级离子电容器的频率响应特性为首次报道。结果表明：用碳纳米管块作电极，超级离子电容器在频率 250 InHZ以下出现“电荷饱和”；而用活性炭块作电极，在频率为 100 InHZ时仍未出现“电荷饱和”，这说明碳纳米管超级离子电容器的频率响应特性优于活性炭超级离子电容器的频率响应特性。碳纳米管和活性炭超级离子电容器的阻抗谱中均出现倾角约为45“的直线段，其相位角均远小于理想电容器的相位角90”。 5．推导了赝电容的基本表达式；按平面电极模型和多孔电极模型对超级离子电容器的电容机理进行了研究，推导得到了相应的阻抗表达式及电容量表达式。
徐榕青[2]2003年在《超级离子电容器碳/氧化镍复合气凝胶电极材料的研究》文中研究指明超大容量电赝电容器是一种性能介于电池和传统静电电容器之间的新概念高功率储能器件，具有功率密度大、充放电效率高、循环寿命长等特点。其中赝电容的质量电容密度比双电层电容高10-100倍。本次试验选定复合碳气凝胶作为赝电容器的电极材料，其中碳气凝胶采用新型超临界干燥设备获得，并用贱金属氧化物NiO与之复合。研究了材料制备、电容特性及其影响因素。本文的主要研究内容归纳如下：1.采用sol-gel法合成碳/氧化镍复合气凝，经过丙酮置换、二氧化碳超临界干燥、炭化等过程制成复合碳气凝胶电极。研究了热处理温度、催化剂用量、干燥方式、反应物含量、电解质溶液、Co掺杂对复合碳气凝胶电极赝电容性能的影响，探讨了凝胶组成结构。结果发现：超临界干燥将有效提高电极比电容量；以1mol/L的KOH溶液为电解液所得电容比容量可达262F/g。2.应用sol-gel法在碳气凝胶表面沉积氧化镍，热处理后制成电极，研究了其结构和电性能。结果表明：当NiO含量 < 30%时，电阻低且增长缓慢，其比电容量可达235F/g。3.初步研究了用烧结纳米镍的方法制备氧化镍电极。
何莉[3]2000年在《超大容量赝电容器氧化镍电极材料的研究》文中研究指明超大容量赝电容器是一种性能介于电池和传统电容器之间的新型高功率储能器件，它的质量电容密度比双电层电容高10-100倍。赝电容有其独特的反应机理。 本研究用电化学阴极沉积法在镍片上制备了氧化镍超大容量赝电容电极材料，由此形成的电容密度达40mF/cm~2。研究发现电解液浓度、沉积温度和加热温度是影响膜电容性能的主要因素。一定浓度的钴掺杂会显著提高电容量和大电流充放电时电容的稳定性。 本文讨论了赝电容的作用原理，发现当充放电电流较小时，氧化镍电极的电化学反应发生在电极表面；随着电流增大，反应向体内深入，电容逐渐向电池转化。氧化镍的多价态共存是构成赝电容的另一必要条件。 在活性碳纤维上沉积氧化镍，电容量数倍于单独的碳电极电容和氧化镍电容，从而表明这一工艺方法具有发展前景。
李胜[4]2007年在《超级电容器氧化镍电极材料的研究》文中研究说明超级电容器是一种性能介于电池和传统电容器之间的新型高功率储能器件，与电池相比，超级离子电容器具有更大的功率密度值；与传统静电电容器相比，具有更高的能量密度；同时具有瞬间释放特大电流特性，充放电效率高、循环寿命长等优点。因此，超级离子电容器在电动车辆、高功率武器、工业设备的闪光及点火，电子设备中作备用电源等方面都有不可替代的作用。超级电容器包括双电层电容器(EDLC)和法拉第赝电容器，法拉第赝电容器的质量电容密度比双电层电容高10-100倍。赝电容有其独特的反应机理。超级电容器的研究主要集中在高性能电极材料和电解质的制备上。本文选定氢氧化镍、氧化镍作为电极材料，系统地研究了超级电容器的电极材料制备工艺、电容特性和电容形成机理。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对电极材料进行了表征，结合恒流充放电测试对电极材料的电容特性进行了考察。用溶胶凝胶法制备氢氧化镍，研究发现在制备过程中影响氢氧化镍质量的工艺条件有反应温度、反应物加入方式及加入速度、反应物浓度、反应体系pH值、pH值调节方式、分散剂比率、反应时间、陈化时间、胶体分离、干燥温度等因素。将溶胶凝胶法制备氢氧化镍再通过真空热处理制备了氧化镍超大容量赝电容电极材料，260℃、0.5Pa、保温时间1h时形成的比电容达481.15F／g。研究发现热处理气氛、真空热处理温度、真空热处理保温时间、真空度等因素对氧化镍的比电容性能有很大的影响。研究表明对氧化镍进行锂掺杂有利于其比电容的提高。
刘良[5]2008年在《超级电容器电极材料氧化镍的改性及电解液的研究》文中认为超级电容器是介于电池与传统电容器之间的一种新型的储能装置,由于其具有比功率高,循环性能好,可快速充电等优点,日益受到人们的重视。对于超级离子电容器的研究,主要集中在电极材料方面。本文选定氧化镍作为超级电容器的电极材料,研究了氧化镍的制备及其影响因素,以及其与活性碳的混合超级电容器的组装。本文研究了不同电解质溶液对NiO电极性能的影响。在KOH水溶液中能形成赝电容,最终确定KOH水溶液为最优电解液,并对KOH进行了添加剂的研究,得出在电解液KOH溶液中添加LiOH能够提高电容器的比容量,并且在4.5mol·L'KOH+0.5molLiOH·L'的混合电解液中比容量在5mA·cm~(-2)下达369.75 F·g~(-1),且循环性能好。用沉淀法制备NiO。结果表明,以碳酸铵作为沉淀剂并流沉淀法制备的NiO,10mA·cm~(-2)时,其放电比容量可达352.7 F·g~(-1),溶液电阻R_L为0.5Ω,电极电阻R_E为0.6Ω,经12mA·cm~(-2)恒电流循环100次,表现出良好的循环稳定性能。以Ni(NO_3)_2·6H_2O和(NH_4)_2CO_3为起始原料,聚乙二醇400为表面活性剂,采用醇-水法合成团聚少的NiO。这样制备的氧化镍在10 mA·cm~(-2)恒流充放电条件下,放电比容量可达395.5 F·g~(-1)。应用醇-水法制备掺杂Al~(3+)、Zn~(2+)、CO~(2+)的氧化镍复合材料。结果表明:在最佳工艺参数为Ni~(2+):Al~(3+):Zn~(2+):Co~(2+)=0.88:0.05:0.02:0.05时制备的电极比容量为716.45 F·g~(-1),比容量远高于未掺杂时。由XRD和SEM图看出,掺杂的氧化镍电极材料的晶粒细化,形状不规则,且分散均匀。用活性炭电极和氧化镍电极组装超级电容器。电化学性能测试结果:其充放电电压可达1.45V,具有优良的大电流充放电性能较低的自放电率,负/正极质量比为2:1时得到最大比容量,达82.68 F·g~(-1),不同电流密度下的等效内阻数值基本相同,为0.45Ω,在恒流充放电5000次时容量仍然维持在初始容量的80%以上,由此可见复合电容器的性能良好。
刘晨亮[6]2015年在《氢氧化镍纳米结构的制备、优化及其电化学性能的研究》文中提出随着科技技术的飞速发展,人们对能源的需求越来越大,然而日益严峻的环境现状不允许人们过度使用化石燃料。此外,即将消耗殆尽的化石燃料却不足以满足人类对能源的需求。人类迫切地需要寻求新的高效可再生清洁能源,如太阳能、风能等。然而这些能源的分散性、间歇性要求更高效、稳定的能源存储设备。电化学超级电容器就是在这种背景下发展起来的一种新型绿色高效储能设备。电化学超级电容器又被称为超级电容器,综合了二次电池和传统静电式电容器的优点,同时具有寿命长、比电容高、可快速充放电、环境友好等优点,在人类生活、航天、国防的各个领域有着广阔的应用前景。本论文研究了基于纳米结构的氢氧化镍作为电化学超级电容器电极的电化学性能并对其进行了二氧化锰材料的复合优化,并研究了复合材料电极用作柔性超级电容器电极时的电化学性能,主要内容如下:(1)使用简单的水热法在片状纳米结构的氢氧化镍/泡沫镍电极材料,并采用了XRD、SEM等表征手段对电极材料进行了物相、形貌进行了表征,结果显示氢氧化镍把泡沫镍表面完全覆盖。选用浓度为3 M的氢氧化钾为电解液对电极材料进行电化学性能表征,如循环伏安测试,恒流充放电测试,交流阻抗测试等。在排除泡沫镍基底对电极材料电化学性能的贡献之后,恒流充放电测试结果表明,该电极材料在电流密度为2 mA/cm2时面积比电容达到了2.5 F/cm2。1000次恒流充放电循环后,这种电极材料的面积比电容仍保持了92.5%,表现出良好的循环稳定性。这种集流体上直接合成电极活性材料的合成方法简化了超级电容器的电极制备步骤,减少了电极压制过程中导电剂、粘结剂等添加成分对电极活性材料电化学性能的影响。(2)对上述电极材料进行复合优化,用水热分解高锰酸钾在电极材料上复合了二氧化锰。并对电极材料进行了XRD、SEM、EDS等表征,确定了电极材料的成份及形貌。随后研究了该电极材料的电化学性能,与优化前相比,复合材料的面积比电容增加了4倍多,达到了9.56 F/cm2(电流密度为5 mA/cm2),循环稳定性也显著提高,大电流(20 mA/cm2)恒流充放循环2000次后复合材料电极的面积比容量仍保持了92.3%左右。(3)将上述复合材料电极用作电极,自制PVA-KOH胶体为电解质封装了柔性固态超级电容器,并研究了复合材料作为固态器件电极的电化学性能,在恒流充放电测试时,固态器件电极的面积比电容量可达241 mF/cm2(电流密度为1 mA/cm2)。该电极在恒流充放电循环测试5000次后(电流密度为2 mA/cm2),电容保存率为98%左右,循环性能良好。为了顺应电子产品智能化、微型化、柔性化、可穿戴化的发展趋势,我们还研究了固态器件的机械稳定性,对器件进行不同程度的弯曲,发现器件的电化学性能变化几乎不变,说明我们的柔性固态器件在极限条件下的性能稳定性。
庄玉贵[7]2008年在《镍基赝电容器的研究进展》文中认为回顾了国内外近几年含镍电极材料的赝电容器的研究进展;比较了镍的氢氧化物、氧化物等的制备方法、工艺条件,以及它们的掺杂改性和与多孔性栽体复合等,作为赝电容器材料的特点;指出了提高材料的比电容、比功率、比能量等超级电容器主要性能指标的一些建议。
樊桢[8]2008年在《电化学电容器电极材料的制备及其电容性能研究》文中研究表明电化学电容器是一种新型储能装置,集高能量密度、高功率密度、长使用寿命等特性于一身,具有十分广泛的应用领域。根据不同的储能机理,其主要可分为建立在界面双电层基础上的双电层电容器以及建立在电极材料氧化还原反应基础上的法拉第赝电容器。其中,电极材料是决定电化学电容器性能的核心因素之一,当前主要可以分为三类:碳材料、金属氧化物和导电聚合物。本论文采用多种方法制备了各种金属氧化物、金属氧化物/碳材料复合物并将其作为电极材料应用于电化学电容器的研究。本论文的主要研究工作如下:(1)采用动电位沉积法在无模板条件下成功地在石墨基体上生长了氧化锰纳米线,并将其作为电极材料应用于电化学电容器的研究。纳米线的形貌和晶体结构分别采用扫描电子显微镜和X射线衍射技术进行了表征,其在0.1M Na_2SO_4溶液中的电容性能采用循环伏安法和恒流充放技术进行了研究。结果表明:氧化锰纳米线均匀生长在石墨电极的表面,具有无定形结构。氧化锰纳米线/石墨电极具有良好的电容性能,当充放电电流密度为1 mA cm~(-2),充放电范围为0-1V时,电极的比电容值达到208 F g~(-1)。此外,电极还展示了优异的电化学可逆性和长时间充放电循环稳定性。(2)以直接生长在石墨电极上的碳纳米管为载体,以硝酸钴和硝酸镍为前驱物,采用一种简单的高温热解法成功地制备了具有不同镍/钴摩尔比例的钴-镍氧化物/碳纳米管/石墨电极((Co-Ni)O_x/CNTs/G)。复合物电极的形貌和晶体结构分别采用扫描电子显微镜和X射线衍射技术进行了表征,其在1M KOH溶液中的电容性能采用循环伏安法和恒流充放技术进行了研究,并详细考察了(Co-Ni)O_x/CNTs/G电极中不同Ni/Co摩尔比例对于电极电容行为的影响。结果表明:复合物中的钴镍氧化物均匀包覆在碳纳米管的表面,分别以四氧化三钴和氧化镍存在。当镍钴摩尔比为1:1时,(Co-Ni)O_x/CNTs/G电极展示了最佳的电容性能:在10 mA cm~(-2)的充放电电流密度下电极基于(Co-Ni)O_x的比电容值达到569 F g~(-1)。此外,电极还展示了优异的功率特性和长时间充放电循环稳定性,在10 mA cm~(-2)下连续充放电2000次后电极比电容值的衰减仅为3.6%。(3)以直接生长在石墨电极上的碳纳米管为载体,以硝酸锰为前驱物,通过简单的高温热解法成功地制备了氧化锰/碳纳米管/石墨电极(MnO_2/CNTs/G)。复合物电极的形貌和结构分别采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜进行了表征,其在1M Na_2SO_4溶液中的电容性能采用循环伏安法和恒流充放电技术进行研究,并考察了氧化锰的担载量对复合物电极比电容值的影响。结果表明:氧化锰均匀包覆在碳纳米管表面形成一层连续的薄膜,厚度约20 nm左右。当氧化锰的担载量为36.9μg cm~(-2)时,MnO_2/CNTs/G电极在1 mA cm~(-2)充放电电流下,基于氧化锰的比电容值高达568 F g~(-1)。此外,电极还展示了良好的功率特性和充放电循环稳定性,在10 mA cm~(-2)下循环充放电2500次后电极的比电容值仍保持了最高值的约88%。(4)首次采用电化学诱导沉积的方法成功地在石墨电极上制备了纳米结构的多孔氢氧化锰薄膜/石墨电极,并将其应用于电化学电容器的研究。薄膜电极的形貌和晶体结构分别采用扫描电子显微镜和X射线衍射技术进行表征,考察了电解液组成和沉积电流对薄膜形貌和结构的影响,并据此初步探讨了多孔氢氧化锰薄膜的沉积机理。薄膜电极的电容性能通过循环伏安法和恒定充放电技术进行研究,并考察了薄膜的沉积条件对其电容性能的影响。结果表明:薄膜的形貌主要依赖于沉积过程中从石墨电极表面析出的氢气泡的数量和大小,通过改变电解质成分和沉积电流密度可以对薄膜的形貌进行有效调控。电极的电容性能受到沉积参数的影响,最佳的沉积参数为:沉积电流密度iD=23 mA cm~(-2),沉积液添加量SM=1.25 mL,沉积液添加速度SR=16.7 mL min-1。在最佳沉积参数下制备的多孔氢氧化锰薄膜/石墨复合电极展示了优异的电容性能,当充放电电流为1 mA cm~(-2),充放电范围为0-1V时,在0.1M Na_2SO_4溶液中电极的比电容值高达493 F g~(-1)。此外,电极还展示了优异的电化学可逆性和长时间充放电循环稳定性,在10 mA cm~(-2)下连续充放电2000次后电极比电容值的衰减仅为2.2%。(5)以直接生长在石墨电极上的无序碳纳米管(CNTs/G)为载体,采用电化学诱导沉积的方法成功地实现了氧化锰在碳纳米管表面的高度分散,制备了氧化锰/碳纳米管/石墨电极(γ?MnO_2/CNTs/G)。采用扫描电子显微镜和X射线衍射技术对γ?MnO_2/CNTs/G电极的形貌和晶体结构进行了表征,电极在0.1M Na_2SO_4溶液中的电容性能采用循环伏安法进行了研究,并对电极的沉积过程进行了探讨。结果表明:氧化锰高度分散且仅沉积在碳纳米管表面形成一层粗糙的薄膜,γ?MnO_2/CNTs/G电极具有与CNTs/G电极类似的三维多孔结构。γ?MnO_2/CNTs/G电极基于氧化锰的最高比电容值达到579 F g~(-1)。此外,电极还展示了良好的功率特性和长时间充放电循环稳定性。通过对γ?MnO_2/CNTs/G电极沉积过程的探讨表明,沉积过程中H2气泡的逸出及其所引起的溶液对流作用,是导致氧化锰在碳管表面高度分散、均匀沉积的关键。(6)采用热丝辅助加热直流等离子体化学气相沉积方法,在石墨基体上直接生长高度有序碳纳米管,并将其作为载体,通过电化学诱导沉积的方法成功地实现了氧化锰在有序碳管表面的高度均匀分散,制备了氧化锰/有序碳管/石墨(γ-MnO_2/ACNTs/G)电极,并将其应用于电化学电容器的研究。电极的形貌和晶体结构分别采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射技术进行了表征,其在0.1M Na_2SO_4溶液中的电容性能采用循环伏安法和恒流充放技术进行了研究。结果表明:氧化锰高度均匀地包覆在碳纳米管表面,厚度约为12 nm。γ-MnO_2/ACNTs/G电极展现了优异的电容性能,当充放电电流为1 mA cm~(-2),充放电范围为0-1V时,其比电容(基于氧化锰)高达784 F g~(-1)。此外,电极还具有优异的功率特性、电化学可逆性和长时间充放电循环稳定性,在1 mA cm~(-2)的充放电电流下充放电800个循环后,比电容的衰减仅为0.5%。(7)以普通的滤纸为载体,利用高锰酸钾与碳之间的氧化还原反应并辅以高温热处理的方法,成功地制备了具有高比电容和超高功率特性的MnO-C复合物。复合物的形貌和晶体结构分别采用扫描电子显微镜和X射线衍射技术进行了表征,其在1M Na_2SO_4溶液中的电容性能采用循环伏安法和恒流充放电技术进行了研究。结果表明:所制备的复合物中氧化锰以MnO的形态存在,MnO-C复合物具有纳米级的线状或梭形状结构。MnO-C复合物/石墨(MnO-C/G)电极具有十分优异的电容性能:高的比电容值,在扫描速度为50 mV s-1时,MnO-C/G电极基于MnO-C复合物和MnO的比电容值分别达到248 F g~(-1)和636 F g~(-1);超高的功率特性,当扫速由10 mV s-1增加到1000 mV s-1时,MnO-C/G电极比电容值的衰减仅为1.6%。此外,MnO-C/G电极还展示了优异的电化学可逆性和长时间充放电循环稳定性,在10 mA cm~(-2)下连续充放电6000次后电极比电容值的衰减仅为6.4%。
郎俊伟[9]2010年在《用于超级电容器的金属氧化物及其复合电极材料的制备与性能研究》文中研究说明超级电容器是一种新型的储能装置,因其比功率高、循环性能好,成为新型化学电源研究中的热点之一。本论文综述了超级电容器电极材料的最新研究进展,并制备了相关的电极材料。利用XRD、SEM、TEM和BET等技术对电极材料的微观结构和形貌进行了分析,采用恒电流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗(EIS)等技术测试其电化学性能。主要内容如下:1.采用不同的化学沉淀方法制备了几种不同的氢氧化钴、氢氧化镍和氧化镍材料。对所得氧化物材料的结构和性能进行表征,并初步考察了电极材料的结构和性能的关系。结果显示,具有层状结构且有很宽层间距的金属氧化物具有明显优良的电化学性能;有效介孔孔径分布和有效比表面积是材料产生高比容量的重要原因,且在对电极材料比电容的影响力上,有效介孔孔径分布>比表面积。2.为了进一步验证以上结论,也为了获得高比电容的超级电容器电极材料,本论文采用化学共沉淀方法制备了Ni-Co混合氧化物和Co-Mn混合氧化物,结果显示混合氧化物是由纯氧化物组成的混合物,所得混合氧化物结晶度小,且具有很细小的颗粒。Co_(0.56)Ni_(0.44)氧化物在2-7 nm范围内有个尖而窄的介孔孔径分布,且其最大比容量为1227F/g,接近纯NiO材料的3倍多。Mn_(0.36)Co_(0.64)氧化物在2-20 nm范围内有个尖且窄的介孔孔径分布,在20-140 nm范围内有个宽而矮的孔径分布;Mn_(0.36)Co_(0.64)氧化物的最大比容量为370 F/g,接近为纯Mn_3O_4材料的7倍左右;另外电化学测试结果表明所得混合氧化物材料具有良好的大电流放电性能。由于电解液中水合离子的直径为6-7.6 ,所以8-50的孔径范围对法拉第赝电容和双电层电容来说都是必须的。所以有效的孔径分布是混合氧化物氧化物材料产生高比容量的主要原因。另外,混合氧化物材料具有独特的花样结构,我们认为这种特殊的结构有助于电解液中的OH-向电极活性材料的转移以及在氧化还原相间的扩散,所以它为材料的高比容量提供了一个重要的形态基础。3.采用导向剂法水热合成NaY分子筛,然后用氯化铵和盐酸改性为USY和DUSY,最后采用简单的化学共沉淀法合成出Ni(OH)_2/USY和Co(OH)_2/USY复合材料作为电极活性材料,测试结果显示,在NaY分子筛的制备过程中,可根据相关影响因素,通过控制合成条件,可控合成出所需性能的分子筛。当USY负载上氢氧化物以后,USY分子筛的外表面发生了根本形貌的变化,有许多松针状的氢氧化物在分子筛表面三维方向上定向生长,形成疏松堆积且具有较高孔隙率的多孔纳米材料。这种分散的活性材料具有非常高的比表面积和纳米尺度范围内的微观结构,促使电解液中的活性离子,在所要求的功率密度下,不但可以迅速扩散到电极表面,而且还可以扩散到电极体相,充分利用电极材料的电活性位,发生氧化还原反应产生很高的电容值。氢氧化镍负载量为50%的复合材料所得的比容量为1670 F/g,矫正了氢氧化镍的质量分数后,所对应的纯氢氧化镍的比容量高达3340 F/g。氢氧化钴负载量为90%的复合材料所得的比容量最高,可达716F/g,矫正了氢氧化钴的质量分数后所对应的纯氢氧化钴的比容量最高可达795 F/g。可见,当用USY分子筛为载体制备复合材料后,单电极中活性物质的比电容有了很大程度的提高。4.用简单的共沉淀方法制备出了Al掺杂α-Ni(OH)_2电极材料,结果显示,铝的掺入可以抑止α-Ni(OH)_2向β-Ni(OH)_2的转变,且增大了电极材料的电化学可逆性,但并没有对放电容量的提高起到作用。其作用机理在于通过提高NiO层间正电荷数,增加阴离子在NiO层间的键合力,保证阴离子、水分子不流失和晶格常数的稳定。7.5% Al-Ni(OH)_2样品的最高比容量为2080F/g,且该材料具有很好的大电流放电性能和循环稳定性。5.本论文首次以Ni-Co混合氧化物为正极,AC为负极,2M KOH溶液为电解液组装成Ni-Co混合氧化物/AC混合超级电容器并测试其电化学性能;测试结果显示,基于Co0.56Ni0.44氧化物电极的电容器的电位窗口从0.4V扩展到1.6V,容量达97F/g,且表现出良好的电容特性和大电流放电性能。电化学性能的改善得益于以较大比表面积和适当孔径分布的活性炭为负极,可以促使Co_(0.56)Ni_(0.44)氧化物在较宽的电位窗口内通畅地进行法拉第反应,维持其优异的电容性能。Co_(0.56)Ni_(0.44)氧化物/AC混合电容器具有很高的能量密度和功率密度,在功率密度为133.3 W k/g时的能量密度为34.5 Wh k/g,而在大功率密度1333.3 W k/g下的能量密度仍保持在22.5 Wh k/g。
李帅[10]2010年在《石墨烯及其复合材料的制备及性能研究》文中认为超级电容器是一种性能介于传统电容器和化学电池之间的新型储能元件,具有比传统电容器更高的能量密度及比普通电池更高的功率密度和更长的循环寿命。目前,对超级电容器的研究主要集中在高性能的电极材料的制备上。本文制备了纳米结构的石墨烯以及石墨烯/氢氧化镍复合材料,研究了他们的制备工艺和电化学性能,并通过并用傅立叶转换红外光谱、X射线衍射、X射线光电子能谱、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、比表面积、循环伏安、交流阻抗、恒电流充放电分析等对其进行了表征。利用hummers制备了氧化石墨,研究了于氮气气氛中不同的反应温度对石墨烯的结构和性能的影响。测试表明反应温度为400℃时的产物具有较好的形貌,在10mA·cm~(-2)放电电流密度下,其比电容达到了187.92 F·g~(-1),充放电循环1000次之后仍能保持在173.16F·g~(-1),与氧化石墨相比,石墨烯的比容量有了较大的提高。利用热膨胀法在空气气氛中制备得到了单层和多层石墨烯材料,测试表明空气气氛下热膨胀得到的石墨烯的含氧量低于惰气气氛下热还原得到的石墨烯,空气气氛下制备的石墨烯的电化学性能明显优于氮气气氛下制备的石墨烯材料,在放电电流密度为10mA·cm~(-2)的条件下,其单电极比容量可以达到239.76 F·g~(-1),比氮气气氛下的石墨烯提高了28%,经过1000次的充放电循环之后,其衰减量仅为6.8%,显示了良好的循环寿命。以氧化石墨烯为基体采用络合沉淀法制备得到了石墨烯/氢氧化镍复合材料,测试表明该复合材料是β-氢氧化镍/石墨烯材料,属于二维纳米结构范畴,有着较大的电化学活性和充放电容量,在电流密度为10mA·cm~(-2)时,单电极放电比容量为628.36 F·g~(-1);相对于同样测试条件下单纯石墨烯材料的比容量(68 F·g~(-1))有了较大提高。
参考文献：
[1]. 碳纳米管及氧化镍超级离子电容器的研究[D]. 梁逵. 电子科技大学. 2002
[2]. 超级离子电容器碳/氧化镍复合气凝胶电极材料的研究[D]. 徐榕青. 电子科技大学. 2003
[3]. 超大容量赝电容器氧化镍电极材料的研究[D]. 何莉. 电子科技大学. 2000
[4]. 超级电容器氧化镍电极材料的研究[D]. 李胜. 西华大学. 2007
[5]. 超级电容器电极材料氧化镍的改性及电解液的研究[D]. 刘良. 哈尔滨工程大学. 2008
[6]. 氢氧化镍纳米结构的制备、优化及其电化学性能的研究[D]. 刘晨亮. 华中科技大学. 2015
[7]. 镍基赝电容器的研究进展[J]. 庄玉贵. 福建师大福清分校学报. 2008
[8]. 电化学电容器电极材料的制备及其电容性能研究[D]. 樊桢. 湖南大学. 2008
[9]. 用于超级电容器的金属氧化物及其复合电极材料的制备与性能研究[D]. 郎俊伟. 兰州理工大学. 2010
[10]. 石墨烯及其复合材料的制备及性能研究[D]. 李帅. 天津大学. 2010
标签：电力工业论文; 氧化镍论文; 超级电容器论文; 赝电容论文; 电解液论文; 比容量论文; 科学论文; 碳纳米管论文; 电化学论文; cm论文; ni论文;