多层次结构金属氧化物超级电容器电极材料的研究
【摘要】:
超级电容器是一种新型储能器件。过渡金属氧化物具有优异的电化学性能且价格便宜、资源丰富、环境友好,因此近年来引起国内外科研工作者的广泛关注。本文以多层次结构的钴、镍金属氧化物为研究对象,较系统的研究合成条件及材料复合对钴、镍金属氧化物的形成、结构和电化学性能的影响,主要内容如下:
1.以水热法制备多层次结构Co3O4纳米晶微球粉末,并研究其电化学性能。结果表明, Co3O4材料是由5-10nm颗粒组成直径为1-6μm的多层次结构微球。这种多层次结构使其保持较高的活性,且具有良好的电化学性能,在4mA/cm2的电流密度下具有高达576.6F/g的比电容。
采用水热法以PEG为表面活性剂诱导制备柱状结构CoC2O4·2H2O材料,并对其进行热处理,在400℃保温3h、350℃保温1h再升温至750℃保温2h两种热处理制度下分别得到片层状Co3O4材料、有序微球多层次结构Co3O4材料。
2.采用水热法,以SDS为表面活性剂,尿素为沉淀剂制备片状α-Ni(OH)2微球材料,得到的α-Ni(OH)2材料是由厚度5nm左右的纳米片自组装形成的直径为2-10μm的多层次结构微球,比表面积高达182.9m2/g,比电容可达1772F/g。通过对片状α-Ni(OH)2微球进行热处理,在热处理温度低于250℃仍可保持α-Ni(OH)2相及形貌。由于其多层次结构及热处理温度形成的敞开夹层结构,使该材料具有良好的超级电容性能和大电流放电特性。在200℃热处理4mA/cm2电流密度下得到的α-Ni(OH)2材料比电容高达2398F/g。在300℃热处理可得到比电容达826.4F/g的NiO材料。
3.以水热法分别制备Co3O4/Ni(OH)2、CNT/Ni(OH)2、介孔碳/Ni(OH)2多层次结构复合材料,对复合材料的结构和电化学性能进行研究。结果表明,上述三种复合材料均保持多层次微球结构;通过复合比例优化,得到高比电容的电极材料。当Co:Ni=1:1,Co3O4/Ni(OH)2复合材料的比电容为899.3 F/g;当CNT含量为20%时,CNT/Ni(OH)2复合材料的比电容为2144 F/g;当介孔碳含量为5%时,介孔碳/Ni(OH)2复合材料的比电容为2191F/g。
4.利用电化学沉积法制备纳米花片状Co(OH)2多层次结构薄膜,探讨了沉积电压、沉积温度、水-乙醇比例、基底等对电化学性能的影响。通过优化工艺参数,可得到高活性的Co(OH)2薄膜材料,以泡沫镍为基底、电压-0.7V、水-乙醇(1:1)条件下沉积的Co(OH)2薄膜在100℃进行热处理后,4A/g电流密度下的比电容高达2610 F/g。
|
|
|
|
1 |
;Maxwell高性能‘D-CELL’超级电容器,满足汽车和工业市场需求[J];电子产品世界;2006年18期 |
2 |
汪形艳,王先友,黄伟国;超级电容器电极材料研究[J];电池;2004年03期 |
3 |
张治安,杨邦朝,邓梅根,胡永达;超级电容器氧化锰电极材料的研究进展[J];无机材料学报;2005年03期 |
4 |
刘宝华;;中上:剑走超级电容[J];中国汽车界;2009年07期 |
5 |
焦其军;;发挥超级电容器和蓄电池在电动车中的作用[J];汽车与配件;2010年22期 |
6 |
谢振明;;立足国家级科技强市建设 争创绿色能源结构孵化基地——关于宁波市研发和生产超级电容器的建议[J];宁波节能;2010年03期 |
7 |
本刊编辑部;崔大山;;高能镍碳超级电容器 中国首创的电动车新电源[J];时代汽车;2011年09期 |
8 |
刘志祥,张密林,闪星,董国君;千法级超级电容器的制备[J];电源技术;2001年05期 |
9 |
王晓峰,王大志,梁吉;20伏高电压型碳纳米管超级电容器的研制[J];电子学报;2003年08期 |
10 |
张治安,杨邦朝,胡永达,汪斌华;超级电容器氧化锰电极电容特性研究[J];材料热处理学报;2005年02期 |
11 |
王大伟;成会明;;超级电容器电极材料研究新进展[J];科学通报;2008年08期 |
12 |
屈伟平;林燕;;智能电网中的超级电容技术[J];电器工业;2009年11期 |
13 |
纪秀磊;;能源储存之二——超级电容器[J];中学生数理化(八年级物理)(配合人教社教材);2011年03期 |
14 |
张熊;马衍伟;;纳米电极材料在高性能超级电容器中的应用进展[J];新材料产业;2011年04期 |
15 |
张宝宏,刘彦芳,李会娟;Ag_2O超级电容器的研究[J];应用科技;2004年10期 |
16 |
苏凌浩,范少华;物理化学综合实验设计——纳米MnO_2作为超级电容器电极材料的研究[J];阜阳师范学院学报(自然科学版);2004年04期 |
17 |
刘鹿生;;超级电容器挑战电信的电池[J];电力电子;2004年05期 |
18 |
张治安,杨邦朝,邓梅根,胡永达,汪斌华;超级电容器纳米氧化锰电极材料的合成与表征[J];化学学报;2004年17期 |
19 |
王晓峰;碳纳米管超级电容器的研制和应用[J];电源技术;2005年01期 |
20 |
林志东,刘黎明,张万荣;超级电容器氧化物电极材料研究进展[J];武汉化工学院学报;2005年02期 |
|