轻质复合电极的制备及其高倍率电池性能研究

摘要

伴随着人口增长和经济发展的是能源危机及环境污染问题，因此，提高能源利用率、不断开发清洁的新能源是如今的研究重点，与此同时，开发性能优异的新型能源储存器件得到了学者们的广泛关注。这其中，高倍率电池，作为超级电容器的衍生，兼具超级电容器的高功率及二次电池的高储能，成为了一种有效的能量储存装置，有着广阔的应用前景。然而，目前的高倍率电池电极材料还有着种种缺点，进一步提高其功率及能量密度是使其得到持续发展和应用的必由之路。本文从开发新型轻质基底及纳米多孔化高效的活性材料入手，制备了rGO@Ni纳米片@Co3O4纳米线复合电极以及Ni2P纳米片@海绵Ni复合电极，同时研究了其电化学储能性能。
　　本研究主要内容包括：⑴通过使用多步还原、水热等方法成功制备了等级多孔 rGO@Ni纳米片@Co3O4纳米线复合薄膜。由于在 rGO薄膜表面修饰了一层高导电性的金属 Ni，该复合薄膜的储能性能尤其是倍率性能得到了提高。rGO-Ni-Co3O4//AC全电池，在功率密度为326 W kg?1时，能量密度可以达到20.3Whkg1，同时其在5000次循环后，容量保持率还能达到81.4%。在1Ag1的电流密度下其比容量可以达到62.3mAhg1，当电流密度增加到40Ag1时，容量保持率高达58.3%，具有良好的快速充放电能力。⑵通过一步水热法制备了非常轻质的3D网状海绵Ni基底，再将生长在其上的Ni(OH)2纳米片磷化成Ni2P，从而制得了Ni2P纳米片@海绵Ni复合电极。该电极在1Ag1的电流密度下展现了高达430.3mAhg1的容量，而在电流密度达到40Ag1时其容量保持率还能达到77.0%。装配成的Ni2P@NS//AC全电池在功率密度为205Wkg1时达到最大能量密度182.1Whkg1，同时3000次循环后容量仍然能保持85.2%。因此，通过上述思路制备的复合材料作为高倍率电池电极具有良好的应用前景。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 超级电容器简介

1.3 超级电容器及高倍率电池的构成

1.4 高倍率电池简介及其电极材料研究进展

1.5 本文选题依据及主要研究内容

第二章 实验方法和设备

2.1 实验试剂和设备

2.2 材料表征

2.3 高倍率电池的装配

2.4 电化学性能测试

第三章 rGO-Ni-Co3O4复合电极的制备及高倍率电池性能

3.1 引言

3.2 rGO-Ni-Co3O4复合薄膜电极的制备

3.3 rGO-Ni-Co3O4复合薄膜的组分与微观形貌

3.4 电化学性能分析

3.5 本章小结

第四章 Ni2P@海绵Ni复合电极的制备及高倍率电池性能

4.1 引言

4.2 Ni2P@海绵Ni复合电极的制备

4.3 Ni2P@海绵Ni复合材料的组分与微观形貌

4.4电化学性能分析

4.5 本章小结

第五章 结 论

参考文献

致谢

个人简历

攻读研究生期间发表的论文与取得的其他研究成果