基于鈷酸鹽金屬氧化物的超級電容器性能研究.pdf

1、能源存儲器件，尤其是超級電容器，已經(jīng)在人們的日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，例如電子器件領(lǐng)域，交通工具等的領(lǐng)域。本文主要以鈷酸鹽金屬氧化物作為電極材料，探索了這些納米結(jié)構(gòu)大面積可控生長的方法，并從器件的電極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，器件構(gòu)造設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，目的在于研制出高比電容和功率密度的超級電容器。所取得的主要研究成果可以歸納為如下：
　?。?）利用簡單的水熱反應(yīng)法，制備出了三維結(jié)構(gòu)的海膽狀 NiCo2O4微米球，分析了這種納米結(jié)構(gòu)的生長條

2、件，并提出了“納米棒-稻草捆-海膽狀球”的生長機(jī)理。通過三電極體系對所制備的NiCo2O4海膽球的電化學(xué)性能進(jìn)行了測試和分析，在電流密度為1 A/g和15 A/g時(shí)，比電容可達(dá)到1650 F/g和1348 F/g，該結(jié)果與相關(guān)的報(bào)道相比具有明顯的優(yōu)勢。結(jié)果表明所制備的 NiCo2O4海膽球具有較高的比電容值，且NiCo2O4海膽狀結(jié)構(gòu)電極具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。這些結(jié)果都顯示出，采用水熱法制備出的海膽狀結(jié)構(gòu)的NiCo2O4微米球

3、具有較好的電化學(xué)性能，對于制備高性能超級電容器電極材料具有一定的借鑒作用。
　?。?）為了進(jìn)一步提高超級電容器的實(shí)際應(yīng)用性，在上述工作的基礎(chǔ)上，將NiCo2O4材料直接生長在具有自支撐的柔性泡沫鎳基底上。三電極體系下，在2 A/g時(shí)，比電容高達(dá)2681 F/g。所制備的三明治結(jié)構(gòu)的全固態(tài)柔性超級電容器在1 mA/cm2時(shí)具有較大的面積比電容161 mF/cm2，并且對器件進(jìn)行不同的彎折數(shù)以及不同的彎折狀態(tài)下，電容值仍保持一致，表現(xiàn)

4、出極大的柔性以及循環(huán)穩(wěn)定性。本項(xiàng)工作對于未來柔性、輕薄、高性能的能源存儲器件的組裝提供了很好的借鑒作用。
　?。?）采用水熱法在碳纖維布上大面積的生長出了 CuCo2O4納米線陣列，為了增大單位面積活性材料的利用率，增加器件的面積比電容值，合成了具有核殼結(jié)構(gòu)的CuCo2O4@MnO2/碳布柔性復(fù)合電極。對所制備的兩種柔性電極組裝成液態(tài)兩電極器件并進(jìn)行電化學(xué)測試，結(jié)果表明，基于CuCo2O4@MnO2器件比基于CuCo2O4的器件具

5、有更高的比電容值以及更好的倍率性能。采用PVA/KOH溶膠凝膠電解質(zhì)制成了對稱型的全固態(tài)超級電容器，器件表現(xiàn)出了良好電化學(xué)性能以及在不同彎曲狀態(tài)下的高穩(wěn)定性。這些結(jié)果進(jìn)一步表明了本項(xiàng)工作所提出的這種復(fù)合電極的設(shè)計(jì)理念在其它的能量存儲和轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力。
　?。?）用水熱法首次在鎳絲基底上制備了 NiCo2O4納米片，并對其形貌和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征分析，將生長在基底上的NiCo2O4納米片直接作為活性材料，制備出了同軸線狀的柔性