超級電容器電極材料四氧化三鈷顆粒的制備及其性能的研究.pdf

1、在諸多的過渡金屬氧化物中，立方尖晶石型Co3O4由于其易于制備、環(huán)境友好成本低廉及具有相對較高的比電容等優(yōu)點，被認為是一種很有潛力的超級電容器材料。但是由于Co3O4電極材料導電性差（具半導體性質(zhì)），導致其在充放電過程中容量衰減較為明顯，特別是在大倍率充放電下的循環(huán)穩(wěn)定性能較差，因此開發(fā)具有優(yōu)異電化學性能的Co3O4先進功能材料具有重要的意義。
　　近年來，直接生長在集流體上的過渡金屬氧化物電極材料，逐漸引起人們的關注，這樣不僅可

2、以避免在電極制備過程中使用導電乙炔黑、粘結劑等惰性輔助材料，使得活性材料與集流體間直接接觸，并且制作方法簡單、得到的電極材料導電性好。本文利用在泡沫鎳上直接生長Co3O4活性材料，對其不同反應條件進行研究，利用XRD，SEM等分別表征了其形貌、晶體結構，并測試了材料的電化學性能。主要研究工作如下:
　　(1)利用不同鈷源制備Co3O4，分別得到繡球狀，納米立方體狀，餅干狀，及片狀的Co3O4顆粒，并對其進行XRD及形貌表征，并進一

3、步研究了Co3O4的形成機理。以Co(NO3)2·6H2O做鈷源時，在熱分解過程中將會釋放出NO2氣體，使形成的三維體狀Co3O4具有疏松多孔的特點;而以CoCl2·6H2O作為鈷源時，生成的二維片狀Co3O4，則不存在這一現(xiàn)象。
　　(2)采用水熱-熱分解法在進行泡沫鎳上負載Co3O4電極材料的實驗中，通過控制變量，改變水熱反應時間、反應時鈷離子的濃度及熱分解時煅燒溫度，對所得產(chǎn)物進行結構及形貌的表征，及電化學性能的測試，結果表

4、明:在水熱反應時長12h，溶液中鈷離子濃度0.04mol/L，煅燒溫度500℃時，所得產(chǎn)物具有良好的電化學性能。在上述最佳實驗條件下在泡沫鎳上進行Co3O4納米電極材料的制備，并對其結構形貌進行表征及電化學性能進行測試。結果表明:長在泡沫鎳基體上的Co3O4花狀顆粒，比電容最高可達580.10F/g，且在放電電流密度為4A/g時，循環(huán)1000次后比電容仍能保持最初的95.703％，具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(3)采用溶劑熱-熱分