论文部分内容阅读
作为超级电容器的电极材料,活性炭由于其导电性较差和仅仅以双电层原理产生较低的比容量,在实际应用中受到较大程度的限制。理论上,用镍、钴改性的活性炭复合电极材料在比容量方面,相比于单一的碳基电极材料会有显著提升。另外,利用化学性质较稳定的无机金属导电盐可以提高复合物的电导率。在活性炭与镍、钴的复合物中,活性炭在既充当了主体支架,还起着为电子传输提供通道的作用。金属氧化物和无机导电金属盐则提供较高的比容量和电导率。三者的协同作用可以有效地提高复合物的导电性、比容量、能量密度和循环性能等。本论文主要以超级电容器专用活性炭为原料,利用镍、钴的氧化物以及无机导电金属盐对活性炭进行复合,制备活性炭复合电极材料。并通过扫描电镜测试、X射线衍射测试、高倍透射电镜测试、循环伏安测试和恒流充放电测试等,研究了不同制备工艺以及不同条件下的活性炭复合物的物理性能和电化学性能。1.AC@LNO/NiO复合电极材料性能的研究:(1)为了提高活性炭材料的电化学性能,调节La/Ni的比例,制备了不同的AC@LNO/NiO复合物。当La/Ni的比例为1:2时,AC@LNO/NiO的阻抗为2.97?,其导电能力在纯活性炭基础上提高了一倍。最大的能量密度和功率密度分别为70.37 Wh/kg和32.40 kW/kg。在循环伏安测试中,当扫描速率为1 mV/s时,1:2AC@LNO/NiO复合物的比容量为710.48 F/g。(2)以LNO为导电物质。根据液相沉积和热分解次数的不同,制备出不同纳米结构的AC@LNO/NiO复合物,以提高碳基材料的比容量和电导率。经过两次浸泡和烧结过程后,在S2中的金属氧化物颗粒的结晶性最好,其连续均匀地沉积在活性炭表面上形成更好的多孔结构。当扫描速率为1 mV/s时,S2的比容量为652.19 F/g。S2具有优于S1和S3的导电性。在AC、La2NiO4和NiO的协同作用下,S2的电化学性能明显优于纯活性炭。2.AC@LCNO/Co3O4复合电极材料的性能:LCNO是具有类似于LNO结构的具有良好导电性的无机导电金属盐。将LCNO和Co3O4构成复合金属氧化物,控制镍和钴的质量分数之比,对活性炭进行复合。当镍的质量分数为15%时,活性炭表面上的金属氧化物膜更加均匀,具有最大的比表面积。在1 mV/s时,15%复合物的比容量值为739.42 F/g。15%复合物的电化学稳定性较好,在5000个充放电循环后,产生15.91%的比容量衰减。