高導熱導電金屬基陣列電極的制備及性能研究.pdf

1、在全球氣候不斷變暖和不可再生資源持續(xù)減少的嚴峻形勢下，人們急需開發(fā)高效清潔的能源來進行能源存儲，同時降低能源消耗，以解決能源短缺與生態(tài)環(huán)境惡化的問題。作為一種綠色新型儲能裝置，如：電池、燃料電池和電化學電容器等能源器件產(chǎn)品逐漸進入人們的視野當中。然而，隨著電子通訊，電動汽車，醫(yī)療器械和航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展，要求儲能器件集成度高，功率和能量密度高，和使用壽命長等特性。盡管電子器件發(fā)展越來越快，但產(chǎn)生的熱量也越來越大，導熱問題已成為不可忽視

2、的重要環(huán)節(jié)。電極材料作為影響電化學器件性能的關(guān)鍵因素，已成為各國科學家研究的重點。本論文以開發(fā)高導熱導電電極為目的，并應(yīng)用在能源器件中測試其性能。選用多孔金屬為集流體，組裝成電化學產(chǎn)氫和儲能的器件，并做了結(jié)構(gòu)表征和電化學性能分析，主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　1）用氫氣泡動態(tài)模板法制備了高導熱導電的三維多孔金屬電極，并對其形貌做了表征。研究表明，制備得到的三維多孔金屬電極不僅具有高的導熱導電性還具有孔隙發(fā)達、三維多孔互連的特點，這

3、些特點使其能夠成功應(yīng)用在電化學器件中。
　　2）首次合成N iCoP納米刺并原位生長在多孔鎳上制備成鎳基多孔鎳/N iCoP(Ni/porous Ni/NiCoP)電極，該電極在導熱導電和析氫方面都展示出優(yōu)異的性能。在10 mA cm-2的電流密度下，Ni/porous Ni/NiCoP電極的過電位為71mV，遠遠低于磷化前的鎳基多孔鎳/NiCo2O4（Ni/porous Ni/NiCo2O4）電極。在相同條件下，Ni/porou

4、s Ni/NiCoP電極的面積比電容為96 mF cm-2，是鎳基多孔鎳/NiCo2O4電極的8倍，同時是鎳基多孔鎳基底的48倍。結(jié)果表明，三維多孔的結(jié)構(gòu)可以有效提高電極的電化學性能和導熱導電性能。
　　3）首次制備了N iMoP納米刺和銅基多孔鎳集流體，在相同條件下與傳統(tǒng)涂覆工藝和采用鎳基為集流體的電極相比，不僅導熱導電性能有一個很大的提高而且在電化學性能方面也遠遠優(yōu)于后兩者電極。
　　4）為了進一步將銅基多孔鎳集流體在實