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氧化镍功能材料的电沉积制备工艺及性能研究

卢莹  
【摘要】:超级电容器是一种介于电池和静电电容之间的新型储能元件,其功率密度比电池高数十倍,能量密度比静电电容高数十倍。可广泛应用于电动汽车的启动和刹车系统,移动通讯、信息技术、航空航天和国防科技等领域,近年来已经成为研究的热点,因此开展超级电容的研究具有很大的应用价值。本论文就氧化镍/镍超级电容器电极材料的制备工艺及性能测试开展了一系列的研究,着重研究了各种实验参数对电流效率和材料比电容的影响。采用了循环伏安(CV)、粉末X-衍射(XRD)、差热(DTA)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、原子吸收(AAS)等实验方法和测试手段对材料的成分和性能进行了鉴定和检测。得出以下结论: (1) 采用电沉积法制备氧化镍薄膜电极材料的过程中,电流效率受多种因素的影响。经实验优化的工艺参数为:电解电流选用10mA,[Ni~(2+)]大约为1.3mol·L~(-1),[NO_3~-]大约为3.74mol·L~(-1),溶剂采用1∶1的乙醇和水的混合溶液,电沉积时间为1小时左右,反应的最佳温度大约为20℃,通常调节电解液的起始pH值略小于7.5。 (2) 未经高温处理的电沉积氢氧化镍的扫描曲线在-0.05V附近有氧化峰,在0.35V附近有还原峰,高温处理以后这两个峰消失,证明氧化镍是一种合适的电容器电极材料。当扫描范围设置为0~0.7V时,循环伏安曲线表现出良好的电容器电极材料的特点——类似矩形。热处理温度应达到300℃,热处理时间应达到1小时,否则循环伏安曲线会出现氧化还原峰,证明氢氧化镍未完全转化为氧化镍。 (3) 扫描速率对电极材料的比电容会有一定影响,当对材料进行高速扫描时,所得比电容相对于低速扫描下得结果有较大幅度下降。这对于快速充放电的条件是不适应的。所以如何制备出能在高速扫描状态下仍具备较高比电容的电极材料是研究目的之一。在这一方面,本实验室的工作仍需改进。若经过多次循环扫描材料仍能具备较高的比电容证明此材料具有较好的稳定性和较长的使用寿命。本论文中的电


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