碳布基金屬氧化物-碳柔性電極材料的構筑及電化學電容性能研究.pdf

1、伴隨著近年來對能源的需求日益增加，化石能源出現(xiàn)了日益枯竭的現(xiàn)象，同時化石能源的大量開發(fā)和利用對環(huán)境和生態(tài)造成了嚴重的污染和破壞。所以人類必須尋找一種可再生的清潔能源，改變目前主要的能源消耗模式。開發(fā)新型高效的儲能材料與器件，電化學儲能材料與器件便是主要的研究方向之一。同時，隨著當今電子設備正呈現(xiàn)出柔性化和輕薄化的發(fā)展趨勢，開發(fā)出具有體積小、重量輕、低成本、加工性能和電化學性能優(yōu)異的柔性電化學電容器及其電極材料具有十分重要的意義。

2、　　本課題選擇以碳布為基底，利用碳布本身良好的導電性能，在其表面構筑雙電層和贗電容材料，研究其在碳布基柔性電化學電容器電極材料中的應用。具體的研究內(nèi)容如下：
　?。?）使用水熱合成法和熱分解法，在碳布纖維的表面生長一層多孔的氧化鎳納米線，制備出氧化鎳/碳布柔性電極材料。
　?。?）通過多步驟合成法，首先，通過水熱法在碳布上合成作為模板的氧化鋅（ZnO）納米棒陣列，以葡萄糖為碳源通過高溫碳化方法在合成ZnO納米棒的表面生長均勻

3、的碳層。在去除ZnO納米棒之后，在碳布表面生長良好陣列形式的碳納米管。最后，超薄多孔鈷酸鎳納米片沉積在碳納米管/碳布上制備出鈷酸鎳/碳納米管/碳布（NiCo2O4/CNTs/CC）柔性超級電容器電極材料。
　?。?）通過掃描電子顯微鏡（SEM），投射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射分析儀（XRD）和X射線光電子能譜（XPS）等分析技術和方法表征了材料的形貌和微觀結構。以2mol/L的KOH溶液作為電解液，采用循環(huán)伏安法，恒流充放電

4、等方法測定其電化學性能。通過對電極材料進行折疊、拉伸等測試，研究電極材料的柔性性能。揭示了電極結構、外力作用與電化學性能的內(nèi)在作用規(guī)律。
　　通過實驗優(yōu)化，在最佳條件制備出的氧化鎳/碳布柔性電極材料在掃描速率為2mV/s，電壓窗口為0-0.5V時，比電容達到652F/g，在電流密度為13.7A/g的條件下經(jīng)過10000次恒流充放電循環(huán)后，比電容的保留值為92％。通過最佳條件制備出的鈷酸鎳/碳納米管/碳布柔性電極材料在掃描速率為5m