介孔硫化鎳-鈷的制備及電化學性能研究.pdf

1、超級電容器是一類功率密度高、充放電速率快以及循環(huán)性能好的新型儲能與轉化的器件，但目前其仍具有能量密度不高、比電容小等問題。因此，探索并改善其電極材料是解決此問題的有效途徑之一。硫化物是一類新型電極材料，由于其具有較大的理論電容值、制備簡單、價格低廉、環(huán)境污染小等優(yōu)點受到越來越多的研究者親睞。
　　本論文研究的主要內容是探索以六水合氯化鎳/鈷、九水硫化鈉為原料，二氧化硅作為模板劑，通過高沸點溶劑熱法研究得到制備介孔硫化鎳/鈷最佳工藝

2、，得到相應的硫化物電極材料。具體的研究內容簡單介紹如下：
　?。?）采用高沸點溶劑熱法制備不同比例的硫化鎳電極材料：以六水合氯化鎳（NiCl2·6H2O）和九水硫化鈉（Na2S·9H2O）等為原料，按照不同的 Ni/S摩爾比例1:1、1:2、1:3、1:4稱取六水合氯化鎳和九水硫化鈉，分別溶于乙二醇的有機溶劑中，通過回流合成硫化物，將制備的電極材料進行一系列的物理和電化學性能相關的測試，并把測得的數(shù)據對比分析，從而獲得最優(yōu)的反應條

3、件。結果表明：隨著S含量的增加，電化學性能逐漸提高，當比例大于1:3時，性能逐漸趨于穩(wěn)定。因此，Ni/S為1:3時為較優(yōu)比例。在電流密度為5A g-1下，經過20000次循環(huán)后，容量仍能保持80％以上，電化學性能比較優(yōu)異。說明制備的樣品循環(huán)穩(wěn)定性較好。
　?。?）利用高沸點溶劑熱法得到不同模板劑用量的硫化鈷電極材料：將Co/SiO2按質量比為1:0.25、1:0.5、1:1、1:2稱取CoCl2·6H2O和質量分數(shù)30%的硅溶膠分

4、別溶于乙二醇的有機溶劑中，將制備的電極材料進行一系列的物理和電化學性能相關的測試，并把測得的數(shù)據對比分析，從而獲得選擇出最優(yōu)的模板劑用量。結果表明：隨著SiO2用量增加，四個樣品孔徑含量主要集中在介孔，比表面積逐漸增大。當比例超過1:1后，比表面積數(shù)值和電化學性能減少。所以當Co/SiO2=1:1時，為最佳比例，其容量達到469.36F g-1，電化學性能比較優(yōu)異。從恒流充放電測試知，在電流密度為5A g-1下，經過20000次循環(huán)后，

5、容量仍能保持85%，說明制備的樣品循環(huán)穩(wěn)定性較好。
　?。?）根據（1）、（2）研究內容可得到一個較優(yōu)的高沸點溶劑熱法制備工藝。隨著探索工藝的逐漸成熟，制備不同比例的Ni/Co電極摻雜材料：按Ni/Co摩爾比為1:1、1:2、1:3、1:4稱取適量六水合氯化鈷、氯化鎳共0.6g，分別溶于乙二醇的有機溶劑中。將制備的電極材料進行一系列的物理和電化學性能相關的測試，并把測得的結果對比分析，摻雜后的硫化鎳鈷（NiCo2S4）與之前單一組

6、分的硫化鈷或硫化鎳材料相比，在形貌上，顆粒尺寸均勻并且團聚明顯減少。制備的材料孔徑分布主要集中在介孔，比表面積較大。電化學性能與單一材料相比也顯著提高。與其他幾個比例相對比，當Ni/Co=1:2時，電化學性能比較優(yōu)異，為最優(yōu)比例，其容量達到817.02F g-1。從阻抗角度看，法拉第電阻和溶液電阻都很小。其原因可能是形成的NiCo2S4物質為導體，具有良好的導電性。從橫流充放電循環(huán)測試知，當Ni/Co=1:2時，在電流密度為5A g-1