三维纳米多孔结构金属基复合膜电极的制备与赝电容性能

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目三维纳米多孔结构金属基复合膜电极的制备与赝电容性能作者姓名刘翠连学科专业材料工程指导老师梁波教授靳喜海研究员2015年5月分类号：TM911学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工程硕士学位论文三维纳米多孔结构金属基复合膜电极的制备与赝电容性能硕士研究生：刘翠连导师：梁波教授副导师：靳喜海研究员申请学位：工程硕士学科专业：材料工程所在单位：国防科学技术学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinMaterialEngineeringFABR

2、ICATIONOFTHREE-DIMENTIONALPOROUSNANOSTRUCTUREDMETAL-BASEDCOMPLEXFILMELECTRODESANDTHEIRPSEUDOCAPACITIVEPROPERTIESbyLIUCuilianSupervisor:ProfessorLIANGBoDeputysupervisor:ResearchFellowJINXihaiYanshanUniversity2015.05燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《三维纳米多孔结构金属基复合膜电极的制备与赝电容性能》

3、，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《三维纳米多孔结构金属基复合膜电极的制备与赝电容性能》系本人在燕山大学和中国科学院上海硅酸盐研究所攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学和中国科学院上海硅酸盐研究所所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕

4、山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I摘要超级电容器作为一种新型的能量存储装置，因其具有功率密度高、循环性能好及充放电效率高等优点，近年来已成为能量存储与转化领域的研究热点之一。电极材料是影响超级电容器性能的关键因素。钴、镍等过渡金属氧化物因其理论比容量高

5、、价格低廉、环境友好、易制备而受到广泛关注。本论文通过对超级电容器电极进行三维结构纳米化的设计，利用模板-电沉积技术结合在空气中热处理的方法分别制备了三维纳米多孔Co/CoO和Co-Ni/CoO-NiO薄膜电极，采用相应的分析测试手段对所制备材料的形貌结构、成分等进行了表征，对膜电极材料进行了循环伏安、恒流充放电及交流阻抗等电化学性能测试。主要研究内容和结果如下：2（1）所制备的三维纳米多孔Co/CoO膜电极：在电流密度为4mA/cm下，比2容量为0.26F/cm（572.8F/g），常温下循环充放电60000次容量保持率几乎为100%，三维纳

6、米钴/钴氧化物膜电极表现出优异的循环稳定性。（2）以具有一定钴、镍比例的水溶液作为沉积液制备了三维纳米多孔2Co-Ni/CoO-NiO复合膜电极。当钴与镍的摩尔比为3:7，在10mA/cm的电流密度下，2复合氧化物膜电极的比容量高达2.35F/cm，能量密度和功率密度分别为12.7Wh/L和450W/L，经过5000次循环充放电后比容量保持率高达89.7%，三维纳米Co-Ni/CoO-NiO复合膜电极表现出优异的电容性能、大电流放电能力和良好的循环稳定性，证明了其在超级电容器中极具应用潜力。（3）制备了具有不同孔结构的Co-Ni/CoO-NiO

7、复合膜电极，与三维纳米介孔结构复合膜电极相比，三维纳米大孔/介孔多级孔结构的Co-Ni/CoO-NiO复合膜电极2充分活化后，复合膜电极面积比容量高达9.8F/cm，其相应的体积比容量和质量比3容量分别高达1960F/cm和817F/g。此外，该复合膜电极表现出卓越的倍率性能和循环稳定性。所有这些结果说明该电极在能量储存方面是非常有前途的。关键词：超级电容器；三维纳米多孔结构；模板-电沉积法；Co/CoO薄膜；Co-Ni/CoO-NiO复合膜；赝电容性能IIAbstractWithhighpowerdensity,excellentcyclec

8、apacityandcharge-dischargeefficiency,supercapacitorhasbeenregardedasanewand