鈷酸鎳材料的改性及其作為贗電容器電極材料的研究.pdf

1、超級電容器因其高功率密度、大容量、長循環(huán)壽命、良好的可逆性、快速充放電和環(huán)境友好等優(yōu)點而備受關注，作為一種新型高效儲能器件展現(xiàn)了良好的應用前景。作為儲能設備，能量密度是影響其廣泛應用的關鍵因素，超級電容器的能量密度較傳統(tǒng)的化學電池和鋰離子電池偏低，這一缺陷制約了其成為一種理想的儲能器件。因此目前關于超級電容器的研究主要集中在提高其能量密度。根據(jù)超級電容器的能量密度計算公式E=1/2CU2，提高超級電容器的能量密度可以通過提高電極的比電容

2、（C），或者增大電極的工作電壓（U）?；谝陨戏治?，本文旨在提高NiCo2O4電極材料的比電容，從而提高超級電容器的能量密度。影響電極材料比電容的因素有材料導電性、孔徑分布、比表面積等，此外引入氧化還原電容也可以提高電極比電容。
　　本文從增加氧化還原電容出發(fā)，合成了SnO2@NiCo2O4復合材料。利用薄膜的親水性促進NiCo2O4材料的結(jié)晶成核，增加發(fā)生氧化還原反應的活性物質(zhì)。其次利用金屬硫化物的導電性優(yōu)于金屬氧化物的特性，從

3、提高電極材料導電性出發(fā)，通過硫化合成中空結(jié)構的NiCo2S4，減小電極材料的內(nèi)阻，加快了氧化還原反應速率。通過復合NiCo2O4與SnO2薄膜形成了以SnO2薄膜為基底附著生長NiCo2O4納米線陣列的異質(zhì)結(jié)構材料。高導電性和良好親水性的 SnO2薄膜一方面促進了 NiCo2O4在其表面結(jié)晶成核，另一方面減小了復合電極材料的內(nèi)阻，使得電解液離子的擴散阻力減小。三電極體系測試表明，SnO2@NiCo2O4復合異質(zhì)結(jié)構材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學

4、性能，在1 mAcm-2的電流密度下，比電容可達1.49Fcm-2，在相同的電流密度下空白的NiCo2O4材料的比電容僅為0.85 Fcm-2。復合材料的倍率性能也較單一的NiCo2O4材料有了提高。當電流密度增大到20 mAcm-2時，復合材料的電容保持率為68％，而單一的NiCo2O4材料的電容保持率為59%。同時在2000次循環(huán)以后，復合材料的比電容保持率為86%?；诮饘倭蚧锏膶щ娦愿哂诮饘傺趸铮ㄟ^對NiCo2O4的前驅(qū)體

5、進行一步硫化，制得了中空納米四方棱柱NiCo2S4材料。所制備的NiCo2S4材料體現(xiàn)了較NiCo2O4材料低的電阻，另一方面所合成的NiCo2S4獨特的中空結(jié)構不僅提高了材料的比表面積，同時也改善了電極材料的表面滲透性，在電極反應過程中及時補充電解質(zhì)離子，優(yōu)化了材料的倍率性能。三電極體系測試表明，在電流密度為1 Ag-1時，NiCo2S4電極和NiCo2O4電極的質(zhì)量比電容分別為1944.7 Fg-1和680.0 Fg-1；當電流密度