過渡金屬化合物復(fù)合電極材料的可控制備及其超電容儲能性能研究.pdf

1、日常生活中，人們對電動汽車和便攜式電子設(shè)備的興趣不斷飆升，為了滿足實(shí)際需求，開發(fā)新能源存儲設(shè)備，是人們必須研究的重要課題。超級電容器，又稱為電化學(xué)電容器，因其具有與鋰離子電池和燃料電池互補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)，例如，高的功率密度、快速的充放電性能、較長的使用壽命、較高的安全性和環(huán)境友好兼容性等，已經(jīng)成為人們設(shè)想最有發(fā)展前途之一的新能源存儲設(shè)備。然而，許多電池電極材料其本身具有較低的導(dǎo)電率和儲能容量以及較差的倍率性能和穩(wěn)定性等缺點(diǎn)，因而大大限制了其在超

2、級電容器方面的廣泛應(yīng)用。因此，在本文中，介紹幾種簡單的合成路線用于制備新型電極材料，利用該新型材料理想的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分來提高材料在使用過程的利用率、離子擴(kuò)散以及電子傳遞能力，進(jìn)而改善材料的不足之處。論文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過兩步制備法在泡沫鎳上生長三維網(wǎng)狀的多孔Ni-Mo-O納米薄片陣列。結(jié)果顯示，合成的Ni-Mo-O納米片陣列在電流密度為1A/g時(shí)具有很高的質(zhì)量比容量，最高可達(dá)138.7mAh/g，這比純的NiO納

3、米片(在1A/g下為22.3mAh/g)高很多。另外，Ni-Mo-O納米片具有很好的倍率性能和顯著的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過5000次循環(huán)后其容量還能保持起始值的77.7％。
　　(2)通過兩步制備法在泡沫鎳上生長三維網(wǎng)狀分級的NiCo2O4@NiMoO4核殼納米線/納米片陣列。結(jié)果顯示，合成的NiCo2O4@NiMoO4復(fù)合電極在電流密度為10mA/cm2時(shí)具有很高的面積比容量，最高可達(dá)805.6μAh/cm2，且具有優(yōu)異的倍率性能，當(dāng)

4、電流密度從10mA/cm2增加到80mA/cm2時(shí)，比容量仍為起始值的83.6％。另外，該電極具有顯著的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過5000次循環(huán)，比容量仍有循環(huán)前的81.3％。與此同時(shí)，使用NiCo2O4@NiMoO4電極材料組裝的非對稱超級電容器器件，最高電容值為1.54F/cm2，能量密度最高可達(dá)5.64mWh/cm3。
　　(3)通過多步制備法在泡沫鎳上生長三維網(wǎng)狀分級的NiCo2S4@Ni(OH)2核殼納米線/納米片陣列。結(jié)果顯示，

5、合成的NiCo2S4@Ni(OH)2復(fù)合電極在電流密度為5mA/cm2時(shí)具有很高的質(zhì)量比容量和面積比容量，最高值分別為240.3mAh/g和680μAh/cm2。具有優(yōu)異的倍率性能，當(dāng)電流密度從5mA/cm2增加到100mA/cm2時(shí)，比容量仍為起始值的94.9％。并且，該電極具有顯著的循環(huán)穩(wěn)定性，在40mA/cm2下循環(huán)2000次，比容量仍有循環(huán)前的81.4％。另外，使用NiCo2S4@Ni(OH)2電極材料組裝的非對稱液態(tài)混合超級電