合金化合物的制備及電化學性能研究.pdf

1、超級電容器是一種新型高效的儲能器件，具有功率密度高、工作溫度范圍寬、充電速度快的特點，它的出現(xiàn)為提高環(huán)境品質提供了新出路。作為其核心部分-電極材料，得到了大量研究所及學者的廣泛關注。目前以金屬化合物為主的贗電容材料憑借其高容量和高導電率的優(yōu)勢成為了當今研究的主導。本文采用機械合金化的方法，以元素粉末為原料制備了電化學性能優(yōu)異的硫化鎳，硫化鈷和碳化鎳電極材料，利用 XRD、SEM、TEM和 XPS等技術對硫化鎳，硫化鈷，碳化鎳材料的微觀結

2、構和形貌進行了分析，同時利用循環(huán)伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）以及計時電位法等測試手段測試其儲能特性，并針對其電化學性能與結構的關系展開研究。主要研究內(nèi)容和結果如下：
　　一、采用球磨法在 Ar氣環(huán)境下，以鎳粉和硫磺為原料初步制備硫化鎳前驅體，之后通過熱處理純化過程合成 Ni3S2電極材料，并對 Ni3S2進行結構測定與儲能測試。研究表明：制備的Ni3S2前驅體為松散的顆粒狀，顆粒分布較均勻，在最優(yōu)的制備條件下，其比電容大約

3、為230 F g-1；熱處理之后，物質變?yōu)?Ni3S2單相材料，顆粒也由均勻顆粒結構變?yōu)槎逊e結構，這種結構便于電解液在材料之間的擴散，其比容量可達到911 F g-1，經(jīng)過1000次循環(huán)后，比電容保持率為90％。為了研究 Ni3S2電極在使用中的儲能特性，一個非對稱型超級電容器被組裝起來并對其進行儲能測試，結果發(fā)現(xiàn) AC//Ni3S2電容器的比容量可以達到102 F g-1；在1000次恒流充放電測試后電容器的容量保持率為86%。

4、>　　二、采用球磨法在 Ar氣環(huán)境下，以鈷粉和硫磺為原料制備硫化鈷前驅體，之后通過熱處理純化過程合成 Co9S8電極材料，并對 Co9S8材料進行結構測定與電化學儲能測試。測試結果表明：熱處理前后的樣品均表現(xiàn)出顆粒堆積結構，但是由于熱處理之前的前驅體為混合物，所以其容量較低，熱處理之后的前驅體轉變?yōu)閱我幌?Co9S8，其比容量可達到520 F g-1，經(jīng)過1000次循環(huán)后，比電容保持率為106%。為了研究 Co9S8電極在現(xiàn)實生活中的儲

5、能性能，一組非對稱型超級電容器被組裝起來并進行電化學儲能測試，結果發(fā)現(xiàn) AC//Co9S8電容器的比容量可以達到55 F g-1；1000次恒流充放電測試后此非對稱電容器的容量仍可以保留100%，展現(xiàn)了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　三、采用球磨法在 Ar氣環(huán)境下，以鎳粉和乙炔黑為原料制備非晶碳化鎳，并對碳化鎳電極進行結構表征與電化學性能測試。測試結果表明：球磨后的樣品表現(xiàn)出顆粒團聚現(xiàn)象，電化學活化之后樣品在電流密度為1A g-1時的比容