鈷鎳基自支撐電極原位生長調(diào)控及儲能特性研究.pdf

1、超級電容器和鋰離子電池是最有前景的環(huán)保型可再生能源存儲和轉(zhuǎn)化裝置，但是隨著它們在便攜式電子器件和電動/混合動力汽車中的廣泛應(yīng)用，人們對其電化學(xué)存儲性能提出了更高的要求。眾所周知，電極材料是決定鋰離子電池和超級電容器性能優(yōu)劣的關(guān)鍵因素，因此大量的研究者們致力于開發(fā)新一代高性能電極材料。鈷鎳基化合物具有價格低廉、來源豐富、理論比容量高等優(yōu)點，是一種非常有前景的電極材料。三維自支撐復(fù)合體作為電極材料既可以縮短電子與離子的傳輸路徑，又能增大活性

2、材料與電解質(zhì)的有效接觸面積，從而有效地提高材料的電化學(xué)性能。
　　基于以上分析，本論文的研究內(nèi)容分為以下三個部分:
　　1.泡沫鎳作為基底和鎳源，通過簡單的水熱方法，在其上原位生長Ni3S2納米棒陣列，合成Ni3S2/NF復(fù)合體，這種三維自支撐復(fù)合材料可直接作為超級電容器的電極材料，在2 M KOH電解液中，電流密度為1 A g-1時，復(fù)合體的比容量高達(dá)812 F g-1，具有較好的電化學(xué)性能。同時通過調(diào)控水熱溫度，研究了不

3、同水熱溫度對復(fù)合材料及其電化學(xué)性能的影響。
　　2.用“一步”水熱的方法制備出新型的NiCo2S4/碳布復(fù)合材料(NCS/CC)，將其用作超級電容器電極材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試，研究結(jié)果表明:NCS/CC復(fù)合材料擁有較高的放電比容量、優(yōu)異的倍率性能和穩(wěn)定的循環(huán)性能。在電流密度為1 Ag-1時比容量高達(dá)1411 F g-1，電流密度增大到20A g-1時，比容量仍可達(dá)到1062 F g-1，在電流密度為20 A g-1時循環(huán)2000圈

4、，比容量可以達(dá)到初始容量的85.5％。
　　3.用簡單的水熱及后續(xù)焙燒的合成方法，將具有分級結(jié)構(gòu)的多孔NiCo2O4納米片生長在導(dǎo)電碳布基底上(NCO-PSA/CC)。將其作為自支撐結(jié)構(gòu)的鋰離子電池負(fù)極，NCO-PSA/CC材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，包括高的比容量(在電流密度為500 mA g-1時，首次放電容量為2090.8 mAh g-1，容量可以穩(wěn)定在1687.6 mAh g-1)，優(yōu)異的倍率性能(6000 mA g-1時