超級(jí)電容器用過渡金屬氧化物NiCo2O4及其復(fù)合物.pdf

1、超級(jí)電容器，是介于二次電池和普通物理電容器之間的一種新型的電化學(xué)儲(chǔ)能器件，由于具有功率密度高和循環(huán)壽命長等諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來成為電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。具有贗電容行為的過渡金屬氧化物NiCo2O4具有理論比電容高、電化學(xué)可逆性好和環(huán)境友好等特點(diǎn)，引起人們的關(guān)注，但是由于導(dǎo)電性差使得NiCo2O4的倍率性能較差。本論文通過將NiCo2O4與高電導(dǎo)率的碳材料或金屬基底進(jìn)行復(fù)合，以改善其電化學(xué)性能。具體研究內(nèi)容如下：
　　(1)以有序介

2、孔碳(OMC)為載體，采用共沉淀法制備了OMC/NiCo2O4復(fù)合物。觀察發(fā)現(xiàn)，NiCo2O4納米顆粒均勻地負(fù)載在有序介孔碳上。電化學(xué)測試表明，NiCo2O4負(fù)載量為40％時(shí)，在1 A·g-1的電流密度下，復(fù)合物電極材料的比電容可達(dá)577.0 F·g-1；電流密度為8A·g-1時(shí)，比電容可達(dá)470.8 F·g-1。在2A·g-1的電流密度下，復(fù)合物電極材料經(jīng)過2000次循環(huán)后比電容還可達(dá)508.4 F·g-1，電容保持率為92.7%，具

3、有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(2)通過兩步法在Ni網(wǎng)基底上生長有序的NiCo2O4納米線陣列。具有介孔結(jié)構(gòu)的納米線直徑和長度分別約為80 nm和10nm，該納米線陣列比表面積可達(dá)114 m2·g-1。由于NiCo2O4納米線陣列是直接生長在三維多孔的Ni網(wǎng)骨架上的，該電極具有獨(dú)特的三維多級(jí)孔道結(jié)構(gòu)，Ni網(wǎng)基底提高了電極的導(dǎo)電性和離子傳輸速度。NiCo2O4納米線陣列電極在0.5 A·g-1電流密度下比電容可達(dá)1264 F·g-1，1

4、6 A·g-1的比電容為998.4 F·g-1，容量保持率可高達(dá)79%，在4 A·g-1的電流密度下，經(jīng)過2000次的連續(xù)充放電，容量的損失僅為5.2%，表現(xiàn)出了優(yōu)異的電化學(xué)性能。
　　(3)通過兩步法在碳布上生長有序的NiCo2O4納米線陣列。碳布大的比表面積有利于電解液離子快速的氧化還原反應(yīng)，垂直生長的NiCo2O4納米線，結(jié)構(gòu)整齊，縮短了離子的傳輸距離。復(fù)合電極材料在1 A·g-1電流密度下的比電容可達(dá)1282.5 F·g-