超级电容器用Ni3S2@泡沫Ni复合电极材料的原位合成及其电化学性能研究

来源 :长沙理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hrz2009
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,随着新能源汽车行业快速推进,动力电源迅速发展成为企业界投资的热点,人们致力于开发具有高能量密度、高功率密度的新型能量存储器件与装置。作为一种可充电的储能器件,超级电容器具有循环寿命长、安全系数高、充放电快等优势,极具应用前景。在众多的超级电容器电极材料中,Ni3S2因具有较高的理论比电容和电导率,同时具有较高的氧化还原活性,成本低、易于制造以及环境友好等优势,近年来一直备受关注。本文利用溶剂热法在泡沫Ni表面原位合成Ni3S2电极材料,获得了电化学性能优异的超级电容器用Ni3S2@泡沫Ni复合电极,并研究了Ni3S2的生长机理和Faradaic反应机理,为Ni3S2纳米晶体的可控生长和电化学性能评价提供了参考。主要研究结果如下:(1)以泡沫Ni为唯一镍源,Na2S·9H20为硫源,无水乙醇为反应溶剂,采用溶剂热法在120℃下实现了泡沫Ni集流体与Ni3S2电极材料的三维纳米网络构建,合成了具有优异电化学性能的Ni3S2@泡沫Ni复合电极,构建了“硫化钠-乙醇”体系Ni3S2@泡沫Ni复合电极“微结构—性能”的关系。在120℃反应温度下,泡沫Ni表面的Ni3S2活性材料具有发达的三维介孔网络结构,Ni3S2纳米片的厚度约为15-20nm,比表面积高达50.55 m2/g。在5mA/cm2电流密度下,该复合电极面电容达到5.92F/cm2。当电流密度增大到60 mA/cm2时,面电容仍高达3.31 F/cm2,容量保持率为55.91%。在60 mA/cm2电流密度下循环5000次后其面电容仍能保持初始的97%,具有优异的循环稳定性。(2)通过中间反应产物的研究,揭示了三维多孔纳米网络结构Ni3S2活性材料的生长过程及反应机理,阐述了“硫化钠-乙醇”体系下泡沫Ni表面原位硫化生长机制。在无水乙醇中,通过Na2S℉9H2O中S2-的缓释,泡沫Ni在溶解02和S2-的共同作用下,一步氧化硫化合成Ni3S2活性电极材料。此外,揭示了Ni3S2活性材料两步氧化和三步还原的电极反应过程,并提出了Ni0与Ni3+之间可逆转换的Faradaic反应机理。(3)以6MKOH溶液为电解液、Ni3S2@泡沫Ni复合电极用作正极、泡沫Ni用作负极,设计并制作了 Ni3S2@Ni//NF非对称超级电容器组:该超级电容器组在938.98 W/kg功率密度下,具有高达55.79 Wh/kg的能量密度。此外,该超级电容器组应用于实际电路中,在5 mA/cm2电流密度下充电至4.5 V后,点亮71只LED显示板并持续超过10 min.,显示了较好的应用前景。(4)以泡沫Ni为唯一镍源,采用“硫代乙酰胺-水合肼”体系,通过溶剂热法在65 ℃合成了Ni3S2@泡沫Ni复合电极。当硫代乙酰胺的浓度为0.8 mol几时,Ni3S2活性物质呈现为一种多孔膜以及微球共同构建的复合结构。该电极在5 mA/cm2电流密度下的面电容可达到3.78 F/cm2,当电流密度增达到60 mA/cm2时,其面电容仍维持在1.15 F/cm2。在540.81 W/kg功率密度下其能量密度高达55.97 Wh/kg,当功率密度大幅度增加到4990.73 W/kg时,其能量密度仍达到13.31 Wh/kg。
其他文献
采用silicalite-1对HY型分子筛进行修饰,得到具有核壳结构的复合分子筛HY/silicalite-1。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、N2的吸附-脱附及吡啶吸附红外(
半波整流在照明系统中的应用烟台大学张传林1问题的提出在照明系统中,由于电压的波动不但影响着照明质量,也关系到照明设备的使用寿命。突出的问题是公共场所的照明,象走廊、楼道
根据动态比较优势理论,应发展具有动态比较利益的主导产业。面对经济一体化和金融全球化的大趋势,可供选择的政策有:有选择性的贸易一体化政策、不可分割的金融一体化政策、有代
以灵芝为原料提取灵芝多糖GLP,并制备了其羧甲基化产物(CM-GLP),以羧甲基化取代度为指标,采用正交试验对灵芝多糖羧甲基化修饰条件进行优化.以空白烟丝为对照,以烟丝含水率为指
概括了国内外学者研究鸣沙发声机理的各种假说,指出通过力学观点来定量描述鸣沙发声机理可以为解决科学前沿关键科学问题做出有益尝试.
作为一种介于电池和传统电容器之间的新型储能器件,超级电容器具有比电池高的功率密度和比传统电容器高的能量密度。因此,超级电容器的快速发展为一些需要大功率或高能量用电
多少次梦到浩翰无边的草原,雄伟的大青山、巍峨的贺兰山;多少次梦回万里关山隔月,感受远古狼烟烽火、马蹄声声、鼓角争鸣的岁月;多少次梦想去到“天苍苍,野茫茫,风吹草低见牛羊”画
近年来随着计算机与各学科领域交叉研究的发展,计算流体力学数值模拟方法在城市环境的微气候研究方面得到较多应用,为研究绿地在有限面积内更有效地实现其降温效应提供了新的
针对目前用户对在线程序评判系统选题目盲目问题,建立了ACM在线评测推荐系统模型。通过定义题目的难度系数及所属知识点类型,对用户所做题目运用web数据挖掘技术,进行归类挖掘,然
对副环中含有大滞后的串级控制系统,提出了两级Smith预估补偿的控制方法。其一,在副回路中加入Smith预估器将滞后提到副环的外部;其二,在主回路中再加入Smith预估器消除滞后对整