柔性自支撐Ni2P陣列電極的制備及超級電容性能的研究.pdf

1、超級電容器，是一種擁有高功率密度、長循環(huán)壽命、低成本、免維護(hù)、環(huán)保的新型電化學(xué)儲能裝置，并被廣泛應(yīng)用在光伏能源系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、新能源汽車、智能電網(wǎng)、城市軌道交通等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的雙電層電容器由于受到材料比表面積的限制而能量密度始終無法突破閾值。而憑借快速法拉第反應(yīng)的贗電容電容器在繼承了傳統(tǒng)雙電層電容器快速充放電和長循環(huán)壽命優(yōu)勢的同時，顯著提高電極的比電容。因此大幅提高超級電容器的能量密度。
　　Ni2P是一種贗電容活性材料。其電化學(xué)反

2、應(yīng)機(jī)理與Ni(OH)2的贗電容反應(yīng)機(jī)理相同。由于Ni2P中，Ni的質(zhì)量百分比（79.1％）要高于Ni(OH)2，因此Ni2P其擁有比Ni(OH)2更高的理論比電容和優(yōu)秀的。此外，由于Ni2P是優(yōu)秀的電子導(dǎo)體，因此其傳荷電阻要顯著低于Ni(OH)2陣列電極，從而擁有較高的電化學(xué)活性。本文通過在碳布表面化學(xué)浴沉積Ni(OH)2陣列（Ni(OH)2/CC），隨后低溫磷化獲得自支撐Ni2P陣列柔性電極（Ni2P/CC）。該電極在1A·g-1的電

3、流密度下，其比電容達(dá)到1121F·g-1，5A·g-1的電流密度下依然保持有545F·g-1的比電容。此外長循環(huán)充放電表明，電容器在2000個循環(huán)下，表現(xiàn)出較好的循環(huán)壽命。與Ni(OH)2/CC相比，Ni2P/CC擁有更高的比電容及倍率性能，這是由于Ni2P是優(yōu)秀的電子導(dǎo)體，因此提高了電化學(xué)反應(yīng)速率。此外直接生長陣列電極的方式在避免了粘結(jié)劑的使用的同時也提供了豐富的電化學(xué)反應(yīng)界面。因此活性材料的電化學(xué)性能有了顯著的提升。此外電化學(xué)測試表

4、明，原位生長的陣列電極與涂布電極相比擁有更優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　以柔性Ni2P陣列為正極，商品活性炭為負(fù)極裝配了非對稱全電容器，并對其正、負(fù)極活性物質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行容量計(jì)算。確定了0.55為最優(yōu)的正負(fù)極活性物質(zhì)質(zhì)量。該全電容器CV曲線表明，這種超級電容器電化學(xué)窗口可以達(dá)到1.7V，并穩(wěn)定3000個充放電循環(huán)而電極表面保持原有的陣列形貌。此外，我們以(聚乙烯醇-氫氧化鉀)PVA-KOH凝膠為電解質(zhì)，Ni2P陣列電極和活性炭電極裝配成柔性