镍钴硫化物超级电容器电极制备及性能研究

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超级电容器作为一类新型的电化学储能器件,具有安全性高、功率密度高、循环寿命长等众多优点,被认为是极具广阔应用前景储能器件。然而,较低的能量密度限制了其大规模商业化应用。电极材料作为超级电容器的关键材料之一,在很大程度上决定了其能量密度。本研究选择镍钴硫化物作为电极材料,通过材料复合、形貌设计、成分多元化策略,制备了高性能柔性NiCoS/活化碳布(Activated Carbon Cloth,ACC)电极和NiCoMoS电极,改善镍钴硫化物的电容性能。主要研究结果如下:(1)为了提高镍钴硫化物电极材料的导电率和暴露活性位点,采用多孔形貌设计和复合材料电极的策略,制备了多孔NiCoS/活化碳布复合电极。在活化碳布上生长镍钴铝层状双氢氧化物(NiCo Al LDH)前驱体。通过水热硫化,NiCo Al LDH前驱体可以转化为多孔NiCoS纳米片,得到多孔NiCoS/ACC。ACC具有亲水性、高导电率等特点。多孔NiCoS纳米片具有高比表面积、丰富的活性位点和较大的电极-电解质接触面积。因此,NiCoS/ACC电极具有优异的电化学性能。此外,以NiCoS/ACC作为正极和ACC作为负极组装非对称超级电容器,可表现出高能量密度和优异的循环稳定性。(2)为了提高镍钴硫化物本征导电率及电化学活性,采用成分多元化设计制备多元NiCoMoS电极。采用双金属NiCoMOF作为前驱体,利用简单的诱导自转化的方法,在Na2Mo O4·2H2O溶液中,将立方体结构的NiCoMOF转化为具有空心结构的NiCoMo LDH,并且进一步硫化制备多元NiCoMoS。与NiCoMOF相比,NiCoMoS电极材料表现出更高的导电率及电化学活性。在电流密度为1 A g-1时,NiCoMoS电极比电容为1528F g-1,远高于CoMoS、NiMoS、NiCoMOF的比电容,并在2000次循环后电容保持率为82%。
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