超級(jí)電容器電極材料四氧化三鈷顆粒的制備及其性能的研究.pdf

1、在諸多的過(guò)渡金屬氧化物中，立方尖晶石型Co3O4由于其易于制備、環(huán)境友好成本低廉及具有相對(duì)較高的比電容等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種很有潛力的超級(jí)電容器材料。但是由于Co3O4電極材料導(dǎo)電性差（具半導(dǎo)體性質(zhì)），導(dǎo)致其在充放電過(guò)程中容量衰減較為明顯，特別是在大倍率充放電下的循環(huán)穩(wěn)定性能較差，因此開(kāi)發(fā)具有優(yōu)異電化學(xué)性能的Co3O4先進(jìn)功能材料具有重要的意義。
　　近年來(lái)，直接生長(zhǎng)在集流體上的過(guò)渡金屬氧化物電極材料，逐漸引起人們的關(guān)注，這樣不僅可

2、以避免在電極制備過(guò)程中使用導(dǎo)電乙炔黑、粘結(jié)劑等惰性輔助材料，使得活性材料與集流體間直接接觸，并且制作方法簡(jiǎn)單、得到的電極材料導(dǎo)電性好。本文利用在泡沫鎳上直接生長(zhǎng)Co3O4活性材料，對(duì)其不同反應(yīng)條件進(jìn)行研究，利用XRD，SEM等分別表征了其形貌、晶體結(jié)構(gòu)，并測(cè)試了材料的電化學(xué)性能。主要研究工作如下:
　　(1)利用不同鈷源制備Co3O4，分別得到繡球狀，納米立方體狀，餅干狀，及片狀的Co3O4顆粒，并對(duì)其進(jìn)行XRD及形貌表征，并進(jìn)一

3、步研究了Co3O4的形成機(jī)理。以Co(NO3)2·6H2O做鈷源時(shí)，在熱分解過(guò)程中將會(huì)釋放出NO2氣體，使形成的三維體狀Co3O4具有疏松多孔的特點(diǎn);而以CoCl2·6H2O作為鈷源時(shí)，生成的二維片狀Co3O4，則不存在這一現(xiàn)象。
　　(2)采用水熱-熱分解法在進(jìn)行泡沫鎳上負(fù)載Co3O4電極材料的實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)控制變量，改變水熱反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)時(shí)鈷離子的濃度及熱分解時(shí)煅燒溫度，對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)及形貌的表征，及電化學(xué)性能的測(cè)試，結(jié)果表

4、明:在水熱反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)12h，溶液中鈷離子濃度0.04mol/L，煅燒溫度500℃時(shí)，所得產(chǎn)物具有良好的電化學(xué)性能。在上述最佳實(shí)驗(yàn)條件下在泡沫鎳上進(jìn)行Co3O4納米電極材料的制備，并對(duì)其結(jié)構(gòu)形貌進(jìn)行表征及電化學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明:長(zhǎng)在泡沫鎳基體上的Co3O4花狀顆粒，比電容最高可達(dá)580.10F/g，且在放電電流密度為4A/g時(shí)，循環(huán)1000次后比電容仍能保持最初的95.703％，具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(3)采用溶劑熱-熱分