高容量金属氧化物超级电容器电极材料的制备与性能研究

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1、硕士学位论文摘要本论文综述了超级电容器电极材料的最新研究进展，并制备了相关的电极材料。利用TGA、XRD、SEM、TEM和BET等技术对电极材料的微观结构和形貌进行了分析，采用恒电流充放电、循环伏安(cV)和电化学阻抗(EIS)等技术测试其电化学性能。主要内容如下：1．以Cocl2·6H20和氨水为原料，采用简单化学沉淀法合成出用于超级电容器的co(OH)2电极材料，并通过热处理该Co(0H)2前驱体得到了用于超级电容器的C0304电极材料，系统研究了材料的结构、充放电机理、放电电流密度和热处理温度对材料比容量的影响。研究结果表明，本文所得到的C

2、o(OH)2电极材料具有疏松填充的花样结构，孔径主要分布在4．40nm之间，比表面积为77．22m2儋。循环伏安、恒电流充放电、交流阻抗和循环寿命测试均表明该材料具有良好的超级电容性能，单电极比容量可达368F儋；本实验得到的C0304电极材料同样具有疏松填充的花样结构，电化学测试表明，该材料具有良好的超级电容性能和大电流放电性能，随着热处理温度的增高，所得的C0304材料的比容量先增大后减小，2500C热处理得到的C0304具有最高的比电容，在5mA的放电电流下其最大比电容为615F儋。2．以NiCl2·6H20和氨水为原料，采用简单化学沉淀法

3、合成出用于超级电容器的Ni(OH)2电极材料，并通过热处理该Ni(OH)2前驱体得到了用于超级电容器的NiO电极材料，系统考察了放电电流密度和热处理温度为材料比容量的影响。研究结果表明，本文所制得的Ni(OH)2和NiO电极材料均具有疏松填充的花样结构，在5mA的放电电流下，Ni(OH)2电极的最大比电容可达2055F／g，随着热处理温度的增加，材料的比电容逐渐减小，2500C热处理得到的Ni0电极的比电容为942F／g，且材料的比电容都随放电电流密度‘的增大而降低。3．以超稳Y型分子筛(USY)为模板利用液相共沉淀方法合成出Co(oH)2／US

4、Y和Ni(OH)2／USY复合超级电容器电极材料，对所制备的分子筛基复合材料的形貌和结构进行了结构表征，并对其电化学电容特性进行了详细的分析。研究表明，电活性材料能在分子筛外表面生长，形成疏松堆积的多孔纳米材料。这种独特的多孔结构不仅提供了活性离子快速进出电极表面的通道，而且可以使活性离子扩散到电极的体相，充分利用电极材料的电活性位，发生氧化还原反应，从而能大大提高材料的比电容性质。其中负载60％Co(OH)2的Co(OH)2／USY复合材料具有514．6F儋的比电容(扣除Co(OH)2质量分数后纯Co(OH)2的比容量为857．6F儋)；负载5

5、0％Ni(OH)2的Ni(OH)2／USY复合材料具有1580．4F／g的比电容(扣除高容量金属氧化物超级电容器电极材料的制备与性能研究Ni(OH)2质量分数后纯Ni(OH)2的比电容为3160．7F／g)。关键词：超级电容器；电极材料；比电容；Co(OH)2；C0304；Ni(OH)2；NiOn硕七学位论文AbstractInthisthesis，wehaVereViewedthenewestdeVelopmentinresearchofelectrodematerialofsupercapacitordeVices，preparedreleV

6、antelectrodematerialsandexploredtheirapplicationsinthekindofdeVicesindetail．Themicrostmcturesandmo印h0109iesofthesematerialswereinVestigatedbyTGA、XRD、SEM、TEMandBETmeasur锄ents．Theelectrochemicalperf0吼ancehasbeeneValuatedbygalVanostaticcharge—discharge，cyclicVoltammetry(CV)andel

7、ectrochemicalimpedancespectra(EIS)．Thecharge-storagecapabilityoftheelectrodesmaterialshasbeendiscussedmostly．Themaincontentisthefollowing：Cobalthydroxidewassuccessf．ullysynthesizedbyafacilechemicalprecipitationreactionbetweenCoCl2·6H20andNH3·H20．TheC0304nano—nakesmaterialswit

8、hlesscrystallizationwereobtainedbycalciningCo(OH)2precursoratdif佗ren