基于鈷基氫氧化物電極材料的制備及其超級電容器性能研究.pdf

1、隨著全球人口的不斷增長和人類對電能需求的不斷增加，電能成為了重要的二次能源，電能的存儲也變得越發(fā)重要。開發(fā)高能量密度、高功率密度、環(huán)境友好和超長循環(huán)使用壽命的電能存儲設備變得尤為重要。在各種各樣的電能存儲系統(tǒng)中，電化學能量存儲以高效性、多樣化和靈活性成為最有前景的能量存儲方式之一。其中，超級電容器因具有較好的大電流充放電特性、高功率密度和優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性，能夠滿足用戶快速充放電的需求，在近年來得到了科研人員的廣泛關注。但是，在實際工作中

2、，超級電容器也因其能量密度低而在應用中受到了限制。因此，如何在保持高功率密度的前提下，提高超級電容器的能量密度成為了研究人員關注的一個熱點。為了提高超級電容器的能量密度，本文采用了同時提高電極材料的比容量和采用非對稱式超級電容器兩種方法來實現(xiàn)。
　　在超級電容器中，所使用的電極材料是整個儲能系統(tǒng)的核心，電極材料的優(yōu)劣直接決定了電容器的性能。對于電極材料來說，比表面積、微觀形貌、電導率等都對電容器的電化學性能起著重要的作用。本文通過

3、研究鈷基氫氧化物電極材料的儲能特性，從比表面積、微觀形貌、電導率等方面對電極材料進行優(yōu)化，并研究了水熱溫度對材料性能的影響，找出了最佳的合成條件。最終確定在水熱溫度為90℃時，制備的電極材料電化學性能達到最佳，在電流密度為2.5 mA/cm2時，電極材料的比電容最高可以達到1737 F/g；將制備的電極材料在電流密度為7.5 mA/cm2下循環(huán)2000次，電極材料的比電容保持率仍可達到初始比電容的87.3％?？傊?，實現(xiàn)了制備高比電容電極

4、材料的目的，為制備高能量密度的超級電容器提供了很好的先決條件。
　　另一方面，非對稱式結構與對稱式結構相比，具有更大的工作電位窗口，能夠在不犧牲功率密度的前提下，大大提高超級電容器的能量密度。本文通過水熱法在鎳網上成功制備得到碳酸羥基氯化鈷納米線陣列（Cobalt chloride carbonate hydroxide nanowire arrays，CCCH NWAs）電極材料，并以其作為非對稱式超級電容器的正極材料，負極材料