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现阶段环境问题和能源危机日趋严重,因此,开发新型储能装置迫在眉睫。现在超级电容器作为一种新型储能器件受到越来越多人的关注。它的使用优势突出:绿色无污染、功率密度高、使用寿命长、能够实现快速充放电,因此,它具有潜在的应用价值。但是,在实际应用中,能量密度低的缺陷严重制约着它的发展。由于影响超级电容器能量密度高低的关键因素是它的电极材料的电化学性能,合成电化学性能优异的电极材料是目前研究的主要任务,也是解决超级电容器能量密度低的根本途径。就电极材料而言,主要有赝电容电极材料和双电层电极材料,但是,这两大类材料的品种就比较繁多,性能差异很大。近年来,过渡金属硫化物电极材料由于自身独特的优势成为科研工作者研究的重点。但是,其在电化学反应过程中的活性位点有限、反应动力学缓慢等问题严重影响电极材料的电化学性能的提高。针对以上问题,本论文从元素之间的协同效应和设计具有独特结构的复合电极材料两个角度出发来制备高性能过渡金属硫化物电极材料。主要研究内容如下:1.实验采用简单的水热方法,在泡沫Ni基体上生长NixZn1-x-x O固溶体,这些纳米片状的固溶体分布均匀,然后使用硫化钠对其进行硫化,得到仙人掌状的ZnS/Ni3S2(NZS)复合材料。其比表面积大大提高,经过BET测试和计算,比表面积高达43.08 m2 g-1,平均孔径约为20-30 nm,电化学活性位点增加、反应动力学大大提高,材料在循环过程中的体积变化得到有效的改善。对于单电极材料而言,NZS在1 A g-1的电流密度下,它的比电容高达2093 F g-1,同时倍率性能优异(72%,10 A g-1)。此外,为了研究此电极的实用性能,我们以其为正极,活性炭(AC)为负极,组装成不对称超级电容器(ASC)。此装置在0-1.7 V的高电压范围内表现出51.2 Wh kg-1的高能量密度(在849.4 W kg-1的功率密度下)。此外,将两个完全充电的ASC(串联),它们在完全放电的情况下可以点亮4个LED灯。2.MnS/Ni3S4(NiMn-S-1)是采用低成本的溶剂热法来制备独特的双壳中空球结构。合成的的这种材料具有多层薄壳和空心结构,便于离子和电子的传输,利于电解液的渗透以及在充放电过程中缓解体积效应,这不仅提高了NiMn-S-1的电化学性能,而且防止了NiMn-S-1的聚集。由恒电流充放电曲线(GCD)计算得出,NiMn-S-1电极的比电容值为1240 F g-1(在1 A g-1的电流密度下),并且循环性能优异(81%,10 A g-1)。为了进一步研究此电极材料的实际应用,我们将其组装成NiMn-S-1//AC非对称性超级电容器,该器件在1 A g-1的电流密度下,功率密度为792 W kg-1时能量密度为44 Wh kg-1。因此,NiMn-S-1作为赝电容材料具有巨大的应用潜力。综上所述,过渡金属硫化物电极材料的研究主要从两个方面入手:(1)利用元素之间的协同效应;(2)设计材料的形貌结构,,它表现出优异的电化学性能,使其成为有前景的能源材料。