鎳基雙氫氧化物-磷化物復(fù)合材料超電容行為研究.pdf

1、近年來(lái)，日益嚴(yán)峻的環(huán)境和能源問(wèn)題促進(jìn)了新型清潔能源儲(chǔ)能器件的發(fā)展。超級(jí)電容器（電化學(xué)電容器），作為儲(chǔ)能器件之一，由于其具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、功率密度和能量密度高、充放電速度快及成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為目前研究的熱點(diǎn)之一?；诖耍哂袃?yōu)異電化學(xué)性能的電極材料的開(kāi)發(fā)研究成為了一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容。鎳基材料由于理論比電容高、資源廣泛、價(jià)格低廉及環(huán)境友善等特點(diǎn)而備受人們的關(guān)注。本文以鎳基雙氫氧化物和鎳基磷化物為基礎(chǔ)，將其分別與其它材料復(fù)合，制備具有獨(dú)特微觀結(jié)

2、構(gòu)的復(fù)合材料，旨在改善及提高其電化學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:
　　(1)Ni/Al-LDH與碳布(CC)復(fù)合材料(Ni/Al-LDH/CC)的制備及其電容性能研究。
　　通過(guò)簡(jiǎn)單的一步水熱法將Ni/Al-LDH直接復(fù)合到CC基底表面，成功制備出復(fù)合柔性電極材料。其獨(dú)特的3D開(kāi)放結(jié)構(gòu)促進(jìn)電解液與電極材料更加充分的接觸，促使電化學(xué)活性物質(zhì)能夠被充分利用。同時(shí)，Ni/Al-LDH/CC可直接用作電極而無(wú)需外加粘合劑，有利于減

3、少界面阻力及增強(qiáng)電化學(xué)傳輸速率。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，該復(fù)合材料具有良好的電容性能:0.3A g-1的電流密度下，比電容為359.2F·g-1，3000次恒電流充放電(GCD)循環(huán)后比電容增加5.9％。此外，將Ni/Al-LDH/CC與活性炭(AC)電極分別作為正極和負(fù)極組裝為非對(duì)稱超級(jí)電容器(Ni/Al-LDH/CC//AC)，其工作電壓達(dá)到1.6V，且功率密度為0.27kW kg-1時(shí)，能量密度為20.9Wh kg-1，0.5A g-

4、1電流密度下，3000次GCD循環(huán)結(jié)束后，比電容值保留了83.9％。
　　(2)Ni-P@Ni-Co復(fù)合材料的制備及超電容行為研究。
　　通過(guò)兩步水熱法，以微米級(jí)球狀Ni-P為前驅(qū)體，將Ni-Co納米復(fù)合材料均勻包覆在微球表面，合成微納結(jié)構(gòu)核殼狀復(fù)合材料，以增強(qiáng)材料的穩(wěn)定性，同時(shí)利用Ni、Co之間的協(xié)同效應(yīng)以優(yōu)化鎳基磷化物的電容性能。研究表明，Ni-P@Ni-Co比表面積可達(dá)74.2m2·g-1。該材料作為超級(jí)電容器電極材料

5、時(shí)，表現(xiàn)出良好的電容性能:1A·g-1電流密度下，比電容可達(dá)1121.1F g-1，且當(dāng)電流密度增加到20A g-1時(shí)，比電容仍達(dá)到879.2F g-1。同時(shí)2A g-1電流密度下5000次GCD循環(huán)后，比電容仍保留了95.8％。將Ni-P@Ni-Co作為正極，AC作為負(fù)極組裝成非對(duì)稱電容器(Ni-P@Ni-Co//AC)，工作電壓為1.6V的條件下，功率密度為0.4kW kg-1時(shí)，能量密度可達(dá)到28.9Wh kg-1。此外，1A g