论文部分内容阅读
电化学电容器，也称超级电容器，具有功率密度高、可逆性好、工作温度范围宽、可快速充放电而且循环寿命长、无污染等优点，被认为是一种介于电池和传统电容器之间的新型储能装置，近年来得到人们的广泛研究。对于超级电容器来说，电极材料的选择是关键，理想的电极材料对超级电容器的性能起决定性作用。近些年，人们不断地寻求适宜做超级电容器的电极材料，并取得了一定的研究成果。本文通过化学共沉淀法和固相法分别合成出了NiCO2O4/C，NaCO2O4，Na0.71Co0.96O2三种用于超级电容器的新型电极材料；采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对材料的结构和形貌进行了表征；采用恒电流充放电和循环伏安(CV)等方法对材料的电化学性能进行了全面测试和研究。其主要研究内容和结论如下： (1)通过化学共沉淀法合成了纳米级NiCO2O4/C复合材料，比较了在不同合成条件下所得样品的物理特性和电化学性能，得出了最佳合成条件。本实验合成的NiCo2O4/C复合材料粒径大小为30-40 nm，颗粒呈球形形貌且分布均匀。电化学测试结果表明：在6 mol/LKOH水系电解液中，0-0.9 V的电位范围内，NiCo2O4/C电极材料具有良好的电化学可逆性和优异的超级电容特征，比容量可高达290.49 F/g，并且具有优良的循环性能，1000个周期以后容量只有5％的轻微的电容损失，库仑效率除了首次循环外基本保持在100％。此外，此复合材料还拥有比纯相NiCO2O4材料更为宽泛的电位范围。 (2)以自制的Co3O4和无水Na2CO3为原料，采用高温固相法合成了用作超级电容器的电极材料NaCo2O4，该材料样品属于P6322空间群，为六方层状结构，其颗粒由厚度50-150 nm的薄板晶粒叠加而呈板块状形貌。电化学研究表明：在NaOH水系电解液中，0.15-0.65 V的电位范围内，NaCo2O4电极材料具有良好的电化学可逆性和优异的超级电容特征，比容量可高达337 F/g，并且具有优良的循环性能。 (3)通过固相法合成出电极材料Na0.71Co0.96O2，XRD和SEM分析表明，该材料为为六方层状结构。循环伏安测试和恒流充放电测试表明，Na0.71Co0.96O2电极材料的比容量可高达270.5 F/g，并且具有优良的循环性能。