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文檔簡介
1、便攜式電子設(shè)備及新能源汽車的迅速發(fā)展對能源存儲設(shè)備提出了日益嚴(yán)苛的要求。超級電容器具有很高的功率密度和很長的循環(huán)壽命,并且其溫度特性好、綠色環(huán)保,非常適用于短時間、高功率能源存儲。超級電容器由正極、負(fù)極、隔膜與電解質(zhì)組成,電極材料是影響超級電容器電化學(xué)性能的重要因素之一。鈷氧化物(Co3O4和CoO)理論比電容高,是一種極具潛力的超級電容器電極材料。但是,鈷氧化物同時存在電導(dǎo)率低,鈷離子有毒等缺點,限制其電化學(xué)性能和實際的運(yùn)用。在鈷氧化
2、物中引入碳材料和其他廉價氧化物,既可以提高體系導(dǎo)電性,又可以降低鈷的應(yīng)用,是一種不錯的策略。
獲得優(yōu)異電化學(xué)性能鈷氧化物的方法很多,如沉淀法、電沉積法、水熱法和溶劑熱等。但是這些方法大多耗時耗力,并不適用于大規(guī)模、特別是連續(xù)生產(chǎn)鈷氧化物。溶液燃燒法利用氧化劑(通常是硝酸鹽)和燃料之間快速、自持續(xù)的放熱反應(yīng)制備多孔納米材料,生產(chǎn)效率高且成本低。本論文采用溶液燃燒法制備鈷氧化物及其三元、四元納米復(fù)合材料,并研究和優(yōu)化其電化學(xué)性能。
3、主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
1.采用溶液燃燒法合成了Co3O4和Co3O4/CoO納米顆粒。XRD和SEM測試表明,檸檬酸/硝酸鈷摩爾比對產(chǎn)物的相組成和形貌有很重要的影響。隨檸檬酸量增加,產(chǎn)物從團(tuán)聚的立方Co3O4納米晶轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫灼瑺畹牧⒎紺o3O4和四方CoO混合物。電化學(xué)測試表明,當(dāng)檸檬酸/硝酸鈷摩爾比是7∶27時,樣品(Co3O4)的比電容最高,為179.7 F·g-1(電流密度0.2 A·g-1)。經(jīng)N2氣氛350℃溫度
4、3小時退火后,材料比電容提高到362.8 F·g-1;在4A·g-1電流密度下,樣品比電容仍達(dá)285.7 F·g-1,循環(huán)充放電1000次以后,比電容保持73.5%。
2.在上述燃燒法的基礎(chǔ)上,在300℃溫度空氣氣氛中一步合成了鈷-鎳氧化物/C/Ni三元納米復(fù)合材料。在溶液燃燒過程中,過量的檸檬酸碳化形成無定型C,并將Ni2+還原成金屬Ni粒子。實驗結(jié)果證實,當(dāng)Co∶Ni∶C6H8O7摩爾比為4∶5∶86/9時,樣品的電化學(xué)性
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