超级电容器是一种新型储能装置,具有瞬间释放大电流、能量密度高、充放电效率高、循环寿命长等优点,可广泛应用于电动汽车的启动和刹车系统、移动通讯、信息技术、航空航天和国防科技等领域。氧化镍作为超级电容器电极材料,具有典型的法拉第准电容性能,并且资源丰富、价格低廉,因此成为研究的热点。本文研究了纳米氧化镍及其复合材料的制备方法,对产品的微观结构和形貌进行了分析表证,并对其电化学性能进行了系统的研究。主要内容如下:(1)采用配位均匀沉淀法由不同的路径成功地制备出了颗粒状和针形两种不同形貌的纳米氧化镍。研究结果表明:颗粒状氧化镍比针形氧化镍具有更小的欧姆电阻、更高的比电容。在6 mol/L KOH电解液中,前者的比电容为203.6 F/g,约为后者的两倍。氧化镍电极材料的电化学性能受到热处理温度、电解液浓度、CV扫速以及恒流充放电电流密度的影响。(2)通过水热法以β-环糊精为模板剂制备了纳米氧化镍,产品呈球形颗粒状,粒径约为5～8 nm。电化学测试结果表明,最佳水热反应条件为140℃下反应24 h。以β-环糊精为模板剂来制备材料,降低了产品的团聚程度,提高了产品的分散性,降低了产品电极的欧姆电阻,提高了电极的比电容。最佳条件下合成的氧化镍比电容为196.8 F/g,比非环糊精体系提高了59.6%,电极内在电阻为0.9 ?,比非环糊精体系降低了35.7%。(3)采用配位均匀共沉淀法制备了纳米镍钴复合氧化物,不同钴含量对材料的电化学电容性能有较大影响,当钴摩尔分数约为65%为时,复合材料的电化学性能最好,该比例的复合物具有更小的欧姆电阻(1.0 ?)、更高的比电容(286.9 F/g)、更适合在大电流下充放电。SEM、TEM测试结果还显示,掺钴之后,氧化镍的微观形貌发生了改变,由球形纳米颗粒的堆积转变成纳米线的堆积,结构更为蓬松,且具有丰富的孔结构,比表面积为192.176 m2/g(较之纯氧化镍提高了19.4%),这种结构使得复合材料更容易被电解液浸润,扩大了电化学反应的有效区域。另外,复合材料电极的内在电阻也由纯氧化镍的1.8 ?降为1.0 ?,电化学电容性能显著提高。该复合材料具有良好的循环稳定性。(4)以镍钴复合氧化物为正极,以活性炭为负极,组装了小型的混合电容器,实验结果表明,当正负极的质量比为1:2.7时,该混合电容器的质量比电容最大,为56.4 F/g。与对称电容器相比,该混合电容器的电位窗口提高为1.2 V,能量密度明显提高,并且具有较好的功率特性和循环稳定性。