高容量金屬氫氧化物-活性炭混合超級(jí)電容器的組裝及性能研究.pdf

1、電化學(xué)電容器也叫超級(jí)電容器，它結(jié)合了物理電容器高功率及傳統(tǒng)電池高能量密度的優(yōu)點(diǎn)，在混合電動(dòng)汽車(chē)以及電子裝置等應(yīng)用領(lǐng)域具有獨(dú)到之處。本論文綜述了超級(jí)電容器的基本原理、電極材料研究進(jìn)展、應(yīng)用前景，并制備了超級(jí)電容器相關(guān)的電極材料。利用XRD、SEM、TEM和BET等測(cè)試技術(shù)對(duì)電極材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了分析，采用恒電流充放電、循環(huán)伏安(CV)和電化學(xué)阻抗(EIS)等技術(shù)測(cè)試其電化學(xué)性能。主要內(nèi)容如下：
　　 1.通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)沉淀

2、法制備了具有花樣結(jié)構(gòu)的α-Co(OH)2材料，并首次以α-Co(OH)2材料為正極，AC為負(fù)極，2M KOH溶液為電解液組裝成α-Co(OH)2/AC混合超級(jí)電容器并測(cè)試其電化學(xué)性能。結(jié)果顯示，α-Co(OH)2材料整體呈現(xiàn)出一種由相互交錯(cuò)的納米片組成的花樣結(jié)構(gòu)，該材料擁有一個(gè)狹窄的孔徑分布，大約在4-20nm，其比表面積為85.4m2/g。這種獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)使得電解液中的OH-易于進(jìn)入Co(OH)2納米片結(jié)構(gòu)中并快速擴(kuò)散而發(fā)生氧化還原

3、反應(yīng)，產(chǎn)生高的比電容。通過(guò)電化學(xué)測(cè)試，得出其比電容為735F/g，并展現(xiàn)出了良好的超級(jí)電容性能。α-Co(OH)2/AC電容器具有一個(gè)很大的工作電壓窗口、高的能量密度以及最大化的功率密度。在0～1.6V的電位窗口下，電容器的比電容和比能量分別為72.4F/g和25.8Wh/kg。此外，充放電循環(huán)1000次后比電容僅衰減6.8％，顯示出了優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　 2.通過(guò)簡(jiǎn)單的化學(xué)沉淀法成功制備了Al摻雜α-Ni(OH)2材料，并

4、首次以Al摻雜α-Ni(OH)2材料為正極，AC為負(fù)極，2M KOH溶液為電解液組裝成α-Ni(OH)2/AC混合超級(jí)電容器并測(cè)試其電化學(xué)性能，結(jié)果顯示，適量摻雜Al離子可以抑制α-Ni(OH)2在強(qiáng)堿溶液中向β-Ni(OH)2的轉(zhuǎn)變，7.5％的Al摻雜α-Ni(OH)2電極的最高比電容為2080F/g，同時(shí)也展現(xiàn)出了良好的大電流充放電性能和巨大的應(yīng)用潛力?；贏l摻雜α-Ni(OH)2/AC材料的混合具有一個(gè)很高的工作電位、高的能量密