电沉积制备多孔镍膜及其超级电容器应用研究

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1、工程硕士学位论文电沉积制备多孔镍膜及其超级电容器应用研究PREPARATIONOFPOROUSNICKELFILMBYELECTRODEPOSITIONANDITSAPPLICATIONFORSUPERCAPACITORS李元吉哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TB383.4学校代码：10213国际图书分类号：620密级：公开工程硕士学位论文电沉积制备多孔镍膜及其超级电容器应用研究硕士研究生：李元吉导师：于杰教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TB3

2、83.4U.D.C:620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringPREPARATIONOFPOROUSNICKELFILMBYELECTRODEPOSITIONANDITSAPPLICATIONFORSUPERCAPACITORSCandidate：LiYuanjiSupervisor：Prof.YuJieAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchool

3、DateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着人类生活方式的改变，人们对于作为生活支柱的能源的需求量也与日俱增。目前化石燃料日益枯竭，可再生能源的研究开发日益迫切而储能器件正是利用这些新能源的关键。超级电容器具有高功率密度和长循环寿命的特点，但其能量密度低，这限制了它作为储能器件的应用。电极是超级电容器的核心部件，由集流体和活性材料等组成。研究开发高性能的集流体是提高超级电容器性能的重要途径之一。传统的泡沫镍具有成本低

4、、比表面积大、耐腐蚀性好等特点，但其孔径较大，体积利用率低且难以运用于柔性器件。本论文利用模板法结合电沉积技术成功制备出一种超薄多孔镍膜，并研究了其超级电容器应用。主要研究内容及结果如下：通过在激光打孔后的不锈钢孔内填入绝缘材料，形成具有绝缘点阵的金属模板。研究了激光打孔及绝缘材料填孔对模板制备的影响。研究表明，采用0.15mm厚的不锈钢片进行通孔加工，孔径最小可达20μm，孔心间距最小可达50μm。通过对多孔钢片进行电解抛光处理，可以使小孔具有更好的圆度，且使钢片表面更加光滑。绝缘油墨是一种良好的填孔材料，调节至较低粘度以达到好的填孔效果。通过在金属模板上电沉积镍，复制模板绝缘点阵

5、，成功制备了超薄多孔镍膜。研究了电流密度、pH值、搅拌等电沉积参数对镍膜的影响。研究表明，电流密度在小于0.16A/cm2时可以防止镍膜出现起皮现象，pH值控制在3-4可以减少镍膜针孔，对镀液施加搅拌可使镍膜厚度均匀。在多孔镍膜上电沉积MnO2，研究其电化学性能。研究了镍膜参数及MnO2电沉积参数对MnO2薄膜电化学性能的影响。研究表明，增加镍膜表面粗糙度可以有效地增加MnO2与镍膜间的结合力。相较于无孔镍膜，多孔镍膜上的小孔有利于离子传输，提高了MnO2利用率，且孔径越小电化学性能越好。相较于恒流沉积，恒压沉积得到的MnO2结构疏松比表面积大，性能更好，其中0.5V电压下得到的片状

6、MnO2性能最佳。随着沉积时间的增加，恒压恒流两种沉积方式获得的电极都呈现出质量比电容减小，面积比电容增加的规律。关键词：超级电容器；多孔镍膜；电沉积；二氧化锰I万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWiththechangeoflifestyle,thedemandforenergy,whichisamainstayofpeople'slives,isgrowingdaily.Newrenewableenergycanrelaxtheenergycrisesandhigh-performanceenergystoragedevicesarethekeytotheut

7、ilizationoftheseenergy.Supercapacitorhashighpowerdensityandgoodcyclestability,butthelowenergydensitylimitsitsapplicationinenergystorage.Electrodeisthecorecomponentofthesupercapacitors.Electrodeismainlycomposedofcurrentcollectorsan