收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高电导率金属磷化物电极材料的制备及储能特性研究

胡玉梅  
【摘要】:电极材料作为超级电容器最主要的因素之一已经受到研究者们的广泛关注。本文综述了超级电容器各类电极材料的研究进展,并在这些电极材料的基础上提出了金属磷化物这样一种具有高电导率的新型类金属型合金电极材料。对于充放电过程来说,材料具有高的导电性有利于大电流充放电过程中电子的快速转移,从而使得电极材料具有良好的倍率性能。本课题采用不同的制备方法合成了不同种类的金属磷化物电极材料并研究其储能特性。本课题遵循单金属磷化物-双金属磷化物-复合物材料为主线的研究路线,研究了电子导电性、材料本征结构、元素摩尔比等因素对电化学性能的影响规律。主要研究内容如下:一、采用液相合成法,以乙酰丙酮镍、十八烯为原料,在油胺和氮气环境中首先合成树枝状Ni_3C前躯体,在这个反应体系基础上加入一定量的三辛基膦制备了不同结晶态的磷化镍(Ni_2P、Ni_7P_3、Ni_(12)P_5)电极材料。Ni_2P继承了Ni_3C前躯体的树枝状结构,Ni_7P_3和Ni_(12)P_5则表现为均匀分散的团簇状结构,这种结构提供了大的比表面积有利于提高材料的比容量。通过线性扫描伏安曲线可以定性的分析材料的导电性,结果显示三种磷化镍的导电性远远高于氧化镍,甚至高于石墨。电化学性能结果显示Ni_2P具有最高的比容量(745 C g~(-1)),而Ni_(12)P_5具有最优异的倍率性能。为了考察磷化镍电极材料在实际应用中的储能特性,分别以磷化镍为正极,活性炭为负极组装了非对称电容器,其中AC//Ni_2P电容器具有最高的比容量(239.5 C g~(-1))和能量密度(53.2 Wh kg~(-1))。二、采用水热法合成了一系列具有不同Ni/Co理论摩尔比的磷化镍钴电极材料(Ni_xCo_(2-x)P),并对他们进行结构表征。研究表明:制备的磷化镍钴材料均为颗粒结构,其中NiCoP样品的颗粒结构分布较为均匀,并且颗粒与颗粒之间存在大量的空隙,这种结构便于电解液的穿梭,使得电荷存储较为容易。电化学结果显示,随着Ni/Co摩尔比的增加,磷化镍钴电极材料的比容量先增大后减小,当Ni/Co摩尔比为1:1时,即NiCo P样品达到最优异的电化学性能。将Ni CoP作为代表性样品进行研究,结果表明NiCoP具有很高的本征电导率,它的容量可达571 C g~(-1),具有比单品磷化钴(Co2P)和磷化镍(Ni_2P)更优异的电化学性能。为了考察NiCoP在实际应用中的储能特性,以NiCoP为正极活性炭为负极组装了非对称电容器,AC//NiCoP电容器的容量可达164 C g~(-1),同时具有优异的循环性能和高的能量密度。三、采用化学沉淀法合成了Ni_2P/Co_3V_2O_8复合材料。研究了Ni_2P:Co_3V_2O_8摩尔比对复合物电化学性能的影响。研究表明:制备的复合材料为纳米颗粒状结构,较小的Co_3V_2O_8颗粒包裹着较大的Ni_2P颗粒。这种结构不仅阻止了Co_3V_2O_8颗粒的团聚,而且形成了不同尺寸的空隙有利于电解液离子的浸润。电化学结果表明随着Ni_2P量的增多,复合材料的容量先增加后减小,当Ni_2P:Co_3V_2O_8摩尔比为0.8:0.2时材料具有最优异的电化学性能。由于Ni_2P作为导电添加剂存在,复合材料在一定程度上改善了Co_3V_2O_8的导电性,并且兼具了Ni_2P的高比容量与Co_3V_2O_8的优异的倍率性能和循环性能。为了考察Ni_2P/Co_3V_2O_8复合材料在实际应用中的储能特性,以Ni_2P/Co_3V_2O_8为正极活性炭为负极组装了非对称电容器,AC//Ni_2P/Co_3V_2O_8电容器实现了一个大的电位窗口(1.7 V),比容量可达206.5 C g~(-1),能量密度可达40.2 Wh kg~(-1)。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 左广兴;吕强;朱维贵;卢佳欣;姜峰;;钴镍基二元超级电容器电极材料的电化学性能[J];牡丹江师范学院学报(自然科学版);2019年01期
2 王骜;;可再生纤维素制备超级电容器电极研究[J];资源节约与环保;2017年12期
3 张斌;魏锡钧;;“微”雪[J];电子显微学报;2019年06期
4 林旷野;陈雪峰;刘文;;超级电容器隔膜制备及其孔隙率对电化学性能的影响[J];中国造纸;2019年09期
5 陈昆峰;薛冬峰;;胶体离子超级电容器的比容量评价[J];应用化学;2016年01期
6 孙现众;张熊;黄博;马衍伟;;隔膜对双电层电容器和混合型电池-超级电容器的电化学性能的影响(英文)[J];物理化学学报;2014年03期
7 张惠;卢艳;李坤振;陈红;;简易超级电容器的组装及其性能测试[J];大学物理实验;2017年05期
8 王晓峰,王大志,梁吉;氧化镍/碳纳米管复合型超级电容器的研制[J];无机化学学报;2003年02期
9 梁春柳;臧利敏;刘鑫;左武升;刘启凡;;聚吡咯@二氧化锰@剑麻微晶纤维素柔性超级电容器的制备及其电化学性能研究[J];林产化学与工业;2020年06期
10 卢佳欣;吕强;朱维贵;左广兴;姜峰;;冷压压力对镍基超级电容器电极材料电化学性能的调控[J];牡丹江师范学院学报(自然科学版);2018年04期
11 徐小明;陈安国;;环境温度对软包装超级电容器性能的影响[J];电池;2021年01期
12 亢敏霞;周帅;熊凌亨;宁峰;王海坤;杨统林;邱祖民;;金属有机骨架在超级电容器方面的研究进展[J];材料工程;2019年08期
13 王森;吴忠帅;孙承林;;微型超级电容器进展:自下而上法制备出高比容量硫掺杂石墨烯[J];物理;2017年07期
14 张熙悦;张昊喆;林子琦;于明浩;卢锡洪;童叶翔;;基于碳材料的可伸缩型超级电容器的研究进展(英文)[J];Science China Materials;2016年06期
15 ;新疆理化所超级电容器材料研究取得新进展[J];人工晶体学报;2013年01期
16 费浩杰;包华;杨重阳;王庚超;;用于柔性超级电容器的凝胶聚合物电解质膜的制备[J];功能高分子学报;2013年02期
17 季辰辰;米红宇;杨生春;;超级电容器在器件设计以及材料合成的研究进展[J];科学通报;2019年01期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 李艳;张升明;张振兴;;高性能锰掺杂钼酸镍纳米结构非对称超级电容器[A];2019年第四届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会摘要集[C];2019年
2 马衍伟;张熊;王凯;孙现众;李晨;;高性能超级电容器的研究[A];第五届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2018年
3 王玉;郭智洲;王胜;张彪彪;倪守朋;韦双颖;霍鹏飞;;基于交联改性大豆分离蛋白的超级电容器及性能研究[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题P:生物基高分子[C];2017年
4 阎景旺;;超级电容器高倍率多孔碳电极材料的研究[A];第六届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会摘要集[C];2014年
5 代杰;汪汇源;谭堾予;隋刚;杨小平;;二硫化钼/中空碳球复合材料的制备及其在超级电容器中的应用[A];中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集——主题I:能源高分子[C];2017年
6 丁艳红;彭军;路海洋;原越;;多酸/纳米碳复合材料的制备及应用于水溶液超级电容器的性能研究[A];中国化学会第六届全国多酸化学学术研讨会论文摘要集[C];2015年
7 王凯;张熊;孙现众;李晨;安亚斌;马衍伟;;高性能超级电容器的关键材料与器件研究[A];第五届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2018年
8 孟月娜;武四新;;高倍率性的碳纳米管基柔性超级电容器电极[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第二十九分会:电化学材料[C];2016年
9 杨建文;刘长久;陆晨梅;;活性炭负载氧化镍超级电容器电极材料的研究[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
10 彭尚龙;;新奇碳材料和过渡金属氧/硫化物在柔性可穿戴全固态超级电容器中的应用[A];第三届全国新能源与化工新材料学术会议暨全国能量转换与存储材料学术研讨会摘要集[C];2018年
11 娄正;沈国震;;柔性微型超级电容器的设计及其在可穿戴电子中的应用[A];中国化学会第十届全国无机化学学术会议论文集(第一卷)[C];2019年
12 白秋红;舒羽;李聪;申烨华;宇山浩;;基于农林废弃生物质的功能性多孔碳材料构筑及应用研究[A];中国化学会第一届农业化学学术讨论会论文集[C];2019年
13 沈国震;;柔性微型超级电容器的设计及其在可穿戴电子中的应用[A];2019第四届中国能源材料化学研讨会摘要集[C];2019年
14 杨维清;;面向无线监测的微型超级电容器电极材料的构筑与储能机理研究[A];2019第四届中国能源材料化学研讨会摘要集[C];2019年
15 阎兴斌;窦青云;;宽窗口水系超级电容器的构筑[A];2019第四届中国能源材料化学研讨会摘要集[C];2019年
16 陈成猛;;石墨烯与多孔炭的开发及超级电容器应用[A];2019第四届中国能源材料化学研讨会摘要集[C];2019年
17 米立伟;卫武涛;陈卫华;;高离子/电子传导性能镍钴基电极材料的构筑及性能研究[A];2019第四届中国能源材料化学研讨会摘要集[C];2019年
18 陈爱兵;;离子液体诱导制备结构可调的碳材料及其超级电容器性能[A];2019第四届中国能源材料化学研讨会摘要集[C];2019年
19 易荣华;孙义民;;基于氮掺杂碳泡沫负载Bi_2O_3和NiCo_2O_4的不对称超级电容器[A];中国化学会2019能源材料和缺陷化学研讨会会议论文集[C];2019年
20 陈红梅;韩磊;;基于Co_9S_8@NiS_2/ZnS纳米阵列复合材料的高面积电容超级电容器[A];中国化学会第十届全国无机化学学术会议论文集(第一卷)[C];2019年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 关大辉;碳基复合物超级电容器电极材料的制备与电化学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2014年
2 张杰;高电压碳纤维基超级电容器的构筑及其电化学性能研究[D];中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所);2021年
3 黄纪春;泡沫镍载过渡金属氧化物的制备及其电化学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2014年
4 刘翠仙;碳基超级电容器电极材料的制备及其性能研究[D];山西大学;2017年
5 肖抗;柔性电极的设计制备及其在超级电容器中的应用研究[D];华南理工大学;2017年
6 毛喜玲;高比容电极材料及微型超级电容器特性研究[D];电子科技大学;2019年
7 李亚玲;定转子旋转床中制备超级电容器电极用金属(氢)氧化物及其复合材料[D];北京化工大学;2018年
8 师晓宇;石墨烯基平面型、集成化微型超级电容器的构建和性能研究[D];中国科学技术大学;2020年
9 李冰;铁系磷酸盐的合成及其在超级电容器中的应用[D];扬州大学;2020年
10 卢东亮;钛酸镧锂基固态电解质的结构、性能和超级电容器的应用研究[D];广东工业大学;2020年
11 刘静华;碳基超级电容器电极材料的C_3N_4模板法制备及其电化学性能[D];哈尔滨工业大学;2019年
12 程银锋;Mn_3O_4纳米晶/含氮多孔碳电极材料制备及其超级电容器性能[D];哈尔滨工业大学;2018年
13 Shehnaz;多维纳米复合材料作为超级电容器和氧还原反应的先进电极材料[D];大连理工大学;2019年
14 秦清清;镍钴基电极材料制备及其全固态超级电容器研究[D];合肥工业大学;2019年
15 徐睿;过渡金属化合物电极材料的制备及在超级电容器中的应用[D];华侨大学;2019年
16 施敏杰;可穿戴超级电容器中柔性电极材料的结构设计和性能研究[D];上海交通大学;2018年
17 焦杨;镍基金属有机骨架电极材料的制备及其性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
18 赵鹏;纳米结构Mn/Co金属氧化物超级电容器电极材料电化学性能研究[D];电子科技大学;2019年
19 张谦;碳布改性及电化学性能研究[D];电子科技大学;2019年
20 王转培;多功能柔性纤维状超级电容器的设计、制备及性能研究[D];中国工程物理研究院;2019年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 胡玉梅;高电导率金属磷化物电极材料的制备及储能特性研究[D];兰州理工大学;2017年
2 刘慧;基于锰钴氢氧化物非对称微型超级电容器及电化学性能[D];武汉理工大学;2019年
3 胡强;过渡金属基超级电容器电极材料的制备、结构及电化学性能研究[D];四川师范大学;2021年
4 安宏泽;碳基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2014年
5 范瑞娟;超级电容器用二氧化锰的制备及电化学性能研究[D];中南大学;2013年
6 刘冬明;生物质基电极材料及微型超级电容器制备及电化学性能研究[D];大连理工大学;2021年
7 王静静;二硫化钼基复合材料及其超级电容器器件电化学性能研究[D];江苏大学;2019年
8 董晨竹;几种过渡金属(镍、铜、锰)氧化物及其复合物电化学性能研究[D];哈尔滨工程大学;2016年
9 王莎莎;三维锰基复合纳米材料的制备及其在超级电容器中的应用[D];东南大学;2017年
10 付玉锋;金属酞菁化合物的制备及其在超级电容器中的应用[D];电子科技大学;2017年
11 王彧;混合型超级电容器电极材料的设计及其电化学性能研究[D];桂林电子科技大学;2021年
12 刘旭;基于金属有机物框架制备超级电容器正极材料及其电化学性能研究[D];吉林大学;2020年
13 韩玉辉;钴化合物的制备、活化及其超级电容器特性[D];华中师范大学;2017年
14 潘多;基于锰氧化物的超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究[D];兰州大学;2017年
15 何静;镍基超级电容器电极材料的制备及其电化学性能研究[D];燕山大学;2015年
16 陶靖元;对称/非对称超级电容器器件的制备及电化学性能[D];武汉科技大学;2016年
17 管超;新型钨酸盐基超级电容器电极材料的制备与研究[D];中国地质大学(北京);2017年
18 常建霞;镍基超级电容器复合材料的制备及其性能研究[D];中北大学;2016年
19 赵福艳;超级电容器电极印制及其电化学性能[D];北京印刷学院;2015年
20 王闻谏;金属氧化物多级结构的制备及其在超级电容器中的应用[D];电子科技大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前20条
1 卜叶;科学家打印出微型超级电容器[N];中国科学报;2021年
2 山科;煤基电容炭有望规模化生产[N];中国化工报;2014年
3 实习生 邱锐;碳纳米管超级电容器问世[N];中国科学报;2012年
4 兰州日报社全媒体记者 耿睿;兰州大学牵头成功研发全生物可降解超级电容器[N];兰州日报;2021年
5 记者 温才妃;超级电容器植入物既轻又柔能降解[N];中国科学报;2021年
6 本报记者 张亦筑;渝企加快超级电容器研发生产[N];重庆日报;2021年
7 记者 李山;迄今最小生物超级电容器研发成功[N];科技日报;2021年
8 何宝国;超级电容器关键材料将实现国产化突破[N];太原日报;2021年
9 记者 来莅;中国超级电容器技术及产业国际论坛在北海举行[N];北海日报;2019年
10 记者 杨保国 通讯员 周慧;合肥工业大学等 研发可实时修复的伸缩型超级电容器[N];中国科学报;2019年
11 见习记者 鲁珈瑞;开辟超级电容新路径[N];中国电力报;2019年
12 重庆商报-上游新闻记者 郑三波;“重庆造”超级电容器亮相[N];重庆商报;2019年
13 重庆商报-上游新闻记者 韦玥;超级电容器:让新能源车跑得更远[N];重庆商报;2019年
14 见习记者 邓恢平;把种子播种在广阔电动公交市场[N];中国电力报;2019年
15 本报记者 李东慧;我市将建超级电容器研发中心 多个住宅项目坚持新中式风貌[N];洛阳日报;2018年
16 记者 杨红卫;河南瑞贝卡集团与天一航天科技公司超级电容器项目合作签约仪式举行[N];许昌日报;2017年
17 记者 夏文燕 通讯员 代成;超级电容器有望得到广泛应用[N];江苏科技报;2016年
18 见习记者 白明琴;超级电容器市场趋热[N];中国电力报;2016年
19 西江日报记者 刘亮 实习生 赖映平;超级电容器1分钟可完成充电[N];西江日报;2016年
20 本报记者 史诗;纽扣式技术让超电更安全更绿色[N];科技日报;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978