【摘 要】
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ZnCo2O4因具有高理论比电容和丰富的氧化还原活性位点而在电极材料的制备中备受关注,但其固有的低电导率和低离子扩散速率限制了材料能量密度的提升。为改进其性能,本文将锌钴双金属氧化物与过渡金属硫化物复合制备了核壳结构复合材料,并对沉积时间和电解液组成进行优化,将制得的材料用于超级电容器中以检验实际应用能力。利用水热法和循环伏安电沉积法在泡沫镍上制备了复合材料ZnCo2O4@Co Mn-S,主要研究
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ZnCo2O4因具有高理论比电容和丰富的氧化还原活性位点而在电极材料的制备中备受关注,但其固有的低电导率和低离子扩散速率限制了材料能量密度的提升。为改进其性能,本文将锌钴双金属氧化物与过渡金属硫化物复合制备了核壳结构复合材料,并对沉积时间和电解液组成进行优化,将制得的材料用于超级电容器中以检验实际应用能力。利用水热法和循环伏安电沉积法在泡沫镍上制备了复合材料ZnCo2O4@Co Mn-S,主要研究了沉积时间对材料形貌和电化学性能的影响,确定了最佳电沉积时间为4圈,此条件下制备的ZnCo2O4@Co Mn S-4在2 m A cm-2的电流密度下,面电容达3.12 C cm-2,在30 m A cm-2的电流密度下,电容保持率达75.65%。在50 m A cm-2下的高电流密度下进行3000圈的循环,电容保持率仍有76.48%,具有较好的循环稳定性。通过电沉积方法进一步引入高电化学活性的镍硫化物,包覆在水热法制得的ZnCo2O4纳米线上合成核壳结构ZnCo2O4@Ni Co Mn-S复合材料。通过优化沉积时间、电解液中镍和锰含量来调控电极材料的形貌,实现电化学性能的提升。并对比研究了镍锰元素对金属硫化物复合材料形态和性能的影响以及二元和三元过渡金属硫化物分别作为壳层结构的优势。在优化条件下制备得到了具有多孔核/超薄纳米片壳的ZnCo2O4@N1C2M1S-4,在2 m A cm-2下显示出7.04 C cm-2的高比电容,且在50 m A cm-2下经过3000次循环后电容仅衰减13.91%。以制得的电化学性能最佳的ZnCo2O4@N1C2M1S-4作为正极,活性炭（AC）作为负极,组装了非对称型超级电容器,并在两电极体系下对其电化学性能进行测试。该设备在9500 W kg-1的高功率密度下,能量密度仍可达到24.54 Wh kg-1;经过5000圈的循环测试后,比电容保持率达75%,表明制得的锌钴双金属氧化物与过渡金属硫化物复合材料具有很好的应用前景。
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