超級(jí)電容器用過(guò)渡金屬氧化物及其復(fù)合物的研究.pdf

1、超級(jí)電容器是介于靜電電容器和二次電池之間的一種新型的儲(chǔ)能器件，其具有功率密度高、充放電時(shí)間短和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，近來(lái)已經(jīng)成為電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。具有典型贗電容行為的過(guò)渡金屬氧化物具有理論比電容高、電化學(xué)可逆好和環(huán)境友好等特點(diǎn)，有望成為下一代超級(jí)電容器電極材料。但是由于其導(dǎo)電性差，過(guò)渡金屬氧化物的大電流下電化學(xué)利用率低、倍率性能較差?；谝陨戏治觯菊撐耐ㄟ^(guò)摻雜、與高電導(dǎo)率的碳材料或金屬基底進(jìn)行復(fù)合等方法改善金屬氧化物的電化學(xué)性能。

2、具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)以5-磺基水楊酸(SSA)為配體水熱法制備Ni-Co雙氫氧化物(Ni-CoLDHs)前驅(qū)體，然后在空氣中熱解得到三維花狀結(jié)構(gòu)的Ni-Co復(fù)合氧化物電極材料。Co3O4的摻雜增加了電極的導(dǎo)電性，并且Ni-Co復(fù)合氧化物具有大的比表面積和豐富的介孔孔道。將Ni-Co復(fù)合氧化物作正極，分別以活性炭或介孔碳作負(fù)極組裝成水系混合型超級(jí)電容器。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明：以介孔碳為負(fù)極的電容器倍率性能更加優(yōu)異，而以活性炭

3、為負(fù)極的電容器則具有更高的能量密度。Ni-Co氧化物//AC混合型電容器的比電容和能量密度分別可以達(dá)到50.6Wh·kg-1。該混合體系經(jīng)過(guò)1000次循環(huán)后，比容量保持率為73％。
　　(2)通過(guò)兩步法在Ni網(wǎng)基底上生長(zhǎng)有序的Co3O4納米線陣列，Ni網(wǎng)基底的使用大幅提高了電極的導(dǎo)電性和離子傳輸速度。由于Co3O4納米線陣列直接生長(zhǎng)在三維多孔的Ni網(wǎng)骨架上，所制備的Ni-Co3O4電極具有獨(dú)特的三維多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)。該電極在2A·g-

4、1電流密度下的比電容為1160F·g-1，20A·g-1的電流密度下的比電容仍保持為820F·g-1。并且，其在8A·g-1電流密度下循環(huán)5000次，比電容衰減僅為9.6%。以Co3O4納米線陣作正極，活性炭作負(fù)極組成的混合體系的能量密度和功率密度分別達(dá)到37.8Wh·kg-1和19.5kW·kg-1。
　　(3)采用靜電紡絲的技術(shù)制備C-Co3O4復(fù)合納米纖維，包覆在Co3O4納米顆粒外層的碳纖維增強(qiáng)了復(fù)合物的導(dǎo)電性，改善了Co