多孔氧化鎳薄膜的制備及其超級電容器性能研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟的快速發(fā)展和人口的持續(xù)增長以及便攜式電子設備和混合機動車輛市場的迅速擴張，全球能源消耗正以驚人的速度增長。因此，在發(fā)展清潔、可再生、可持續(xù)的替代能源（太陽能、風能、潮汐能）的同時，研制先進、低成本、環(huán)境友好的能源轉(zhuǎn)換和存儲裝置迫在眉睫。
　　超級電容器主要優(yōu)勢在于具備超大電容量、循環(huán)壽命長、能量密度高、比功率高及環(huán)境無毒等。此外，高的功率密度、良好的穩(wěn)定性以及相對較低的維護費用使之成為化學電源領域的研究熱點及新興產(chǎn)業(yè)亮

2、點，這些優(yōu)異的性質(zhì)促使其在可再生能源發(fā)電并網(wǎng)、電動汽車、航空航天等領域具有廣泛的應用前景。電極材料在影響超級電容器性能的相關要素中占主導地位，因此，發(fā)展環(huán)境友好、價格低廉的電極材料是解決問題的關鍵所在。
　　本論文通過優(yōu)化合成條件實現(xiàn)對電極材料結構的調(diào)控，合成了具有多孔結構的氧化鎳薄膜并將其應用于電極材料，主要研究內(nèi)容如下：
　　過渡金屬元素Ni具有多個氧化態(tài)，作為超級電容器電極材料時在電解液中發(fā)生氧化還原反應（氧化態(tài)之間發(fā)

3、生相互轉(zhuǎn)換）來儲存電荷。氧化鎳具有較高的理論比電容值、可逆性好等優(yōu)點，遺憾的是其導電性差、大電流下電化學利用率低、倍率性能也差。為此，本論文首先以硝酸鎳為鎳源，乙二胺四乙酸（EDTA）為結構導向劑，氟摻雜的氧化錫導電玻璃（FTO）為集流體，采用溶劑熱法結合高溫煅燒成功制備出具有多孔結構的氧化鎳薄膜，并具體研究了不同的溶劑熱反應時間、不同煅燒溫度以及結構導向劑EDTA存在與否對氧化鎳薄膜形貌及最終性能的影響。掃描電子顯微鏡（SEM）照片顯

4、示所得薄膜是由眾多錯綜交雜的納米片組成具有多孔結構。電化學測試結果表明在電流密度選為2A·g-1條件下的電容為651.6F·g-1，在循環(huán)1000周期后其電容可保持初始值的71.6％，并且能量密度可達21.67Wh·Kg-1。
　　氧化鎳薄膜良好的性能源于其開放的孔道結構，這一結構有利于電解液離子與活性材料的接觸，從而提高了材料的使用率。這一結果在理論上證明了鎳基材料應用于電容器的可行性，為鎳基材料用于新型能量存儲體系提供了新的機