氢氧化镍纳米结构的制备、优化及其电化学性能的研究

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1、分类号学号M201272567学校代码10487密级硕士学位论文氢氧化镍纳米结构的制备、优化及其电化学性能的研究学位申请人：刘晨亮学科专业：物理电子学指导教师：朱明强教授答辩日期：2015年5月ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheSynthesis,OptimizationandElectrochemicalPropertiesofNanostructuredNi(OH)2Candidate:LiuChenliangMajor

2、:PhysicalElectronicsSupervisor:Prof.ZhuMingqiangHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全

3、了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着科技技术的飞速发展，人们对能源的需求越来越大，然而日益严峻的环境现状不允许人们过度使用化石燃料。此外，即将消耗殆尽的化石燃料却不足以满足人类对能源的需求。人类迫切

4、地需要寻求新的高效可再生清洁能源，如太阳能、风能等。然而这些能源的分散性、间歇性要求更高效、稳定的能源存储设备。电化学超级电容器就是在这种背景下发展起来的一种新型绿色高效储能设备。电化学超级电容器又被称为超级电容器，综合了二次电池和传统静电式电容器的优点，同时具有寿命长、比电容高、可快速充放电、环境友好等优点，在人类生活、航天、国防的各个领域有着广阔的应用前景。本论文研究了基于纳米结构的氢氧化镍作为电化学超级电容器电极的电化学性能并对其进行了二氧化锰材料的复合优化，并研究了复合材料电极用作柔性超级电容器电极时的电化学性能，主要内容如下：(1)使用简单的水热法在片状纳米结构的氢氧

5、化镍/泡沫镍电极材料，并采用了XRD、SEM等表征手段对电极材料进行了物相、形貌进行了表征，结果显示氢氧化镍把泡沫镍表面完全覆盖。选用浓度为3M的氢氧化钾为电解液对电极材料进行电化学性能表征，如循环伏安测试，恒流充放电测试，交流阻抗测试等。在排除泡沫镍基底对电极材料电化学性能的贡献之后，恒流充放电测试结果表明，该电极材料在电流密度为2mA/cm2时面积比电容达到了2.5F/cm2。1000次恒流充放电循环后，这种电极材料的面积比电容仍保持了92.5%，表现出良好的循环稳定性。这种集流体上直接合成电极活性材料的合成方法简化了超级电容器的电极制备步骤，减少了电极压制过程中导电剂、粘

6、结剂等添加成分对电极活性材料电化学性能的影响。(2)对上述电极材料进行复合优化，用水热分解高锰酸钾在电极材料上复合了二氧化锰。并对电极材料进行了XRD、SEM、EDS等表征，确定了电极材料的成份及形貌。随后研究了该电极材料的电化学性能，与优化前相比，复合材料的面积比电容增加了4倍多，达到了9.56F/cm2（电流密度为5mA/cm2），循环稳定性也显著提I华中科技大学硕士学位论文高，大电流（20mA/cm2）恒流充放循环2000次后复合材料电极的面积比容量仍保持了92.3%左右。(3)将上述复合材料电极用作电极，自制PVA-KOH胶体为电解质封装了柔性固态超级电容器，并研究了复

7、合材料作为固态器件电极的电化学性能，在恒流充放电测试时，固态器件电极的面积比电容量可达241mF/cm2（电流密度为1mA/cm2）。该电极在恒流充放电循环测试5000次后（电流密度为2mA/cm2），电容保存率为98%左右，循环性能良好。为了顺应电子产品智能化、微型化、柔性化、可穿戴化的发展趋势，我们还研究了固态器件的机械稳定性，对器件进行不同程度的弯曲，发现器件的电化学性能变化几乎不变，说明我们的柔性固态器件在极限条件下的性能稳定性。关键词：超级电容器水热法氢氧化镍二氧化锰柔性全固态超级