多孔氧化鎳薄膜的制備及其超級(jí)電容器性能研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的持續(xù)增長(zhǎng)以及便攜式電子設(shè)備和混合機(jī)動(dòng)車(chē)輛市場(chǎng)的迅速擴(kuò)張，全球能源消耗正以驚人的速度增長(zhǎng)。因此，在發(fā)展清潔、可再生、可持續(xù)的替代能源（太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能）的同時(shí)，研制先進(jìn)、低成本、環(huán)境友好的能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)裝置迫在眉睫。
　　超級(jí)電容器主要優(yōu)勢(shì)在于具備超大電容量、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量密度高、比功率高及環(huán)境無(wú)毒等。此外，高的功率密度、良好的穩(wěn)定性以及相對(duì)較低的維護(hù)費(fèi)用使之成為化學(xué)電源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)及新興產(chǎn)業(yè)亮

2、點(diǎn)，這些優(yōu)異的性質(zhì)促使其在可再生能源發(fā)電并網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。電極材料在影響超級(jí)電容器性能的相關(guān)要素中占主導(dǎo)地位，因此，發(fā)展環(huán)境友好、價(jià)格低廉的電極材料是解決問(wèn)題的關(guān)鍵所在。
　　本論文通過(guò)優(yōu)化合成條件實(shí)現(xiàn)對(duì)電極材料結(jié)構(gòu)的調(diào)控，合成了具有多孔結(jié)構(gòu)的氧化鎳薄膜并將其應(yīng)用于電極材料，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　過(guò)渡金屬元素Ni具有多個(gè)氧化態(tài)，作為超級(jí)電容器電極材料時(shí)在電解液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)（氧化態(tài)之間發(fā)

3、生相互轉(zhuǎn)換）來(lái)儲(chǔ)存電荷。氧化鎳具有較高的理論比電容值、可逆性好等優(yōu)點(diǎn)，遺憾的是其導(dǎo)電性差、大電流下電化學(xué)利用率低、倍率性能也差。為此，本論文首先以硝酸鎳為鎳源，乙二胺四乙酸（EDTA）為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，氟摻雜的氧化錫導(dǎo)電玻璃（FTO）為集流體，采用溶劑熱法結(jié)合高溫煅燒成功制備出具有多孔結(jié)構(gòu)的氧化鎳薄膜，并具體研究了不同的溶劑熱反應(yīng)時(shí)間、不同煅燒溫度以及結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑EDTA存在與否對(duì)氧化鎳薄膜形貌及最終性能的影響。掃描電子顯微鏡（SEM）照片顯

4、示所得薄膜是由眾多錯(cuò)綜交雜的納米片組成具有多孔結(jié)構(gòu)。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明在電流密度選為2A·g-1條件下的電容為651.6F·g-1，在循環(huán)1000周期后其電容可保持初始值的71.6％，并且能量密度可達(dá)21.67Wh·Kg-1。
　　氧化鎳薄膜良好的性能源于其開(kāi)放的孔道結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)有利于電解液離子與活性材料的接觸，從而提高了材料的使用率。這一結(jié)果在理論上證明了鎳基材料應(yīng)用于電容器的可行性，為鎳基材料用于新型能量存儲(chǔ)體系提供了新的機(jī)