超级电容器用镍钴氧化物纳米团簇的制备与电化学特性

摘要

作为一种新型储能器件，超级电容器因其超长使用寿命、高功率密度和快速的充放电等优点，备受关注。其中，电极材料的电化学性能高低直接影响了超级电容器性能的高低。因此，本研究一种制备表面长有致密褶皱的镍钴氧化物纳米团簇的工艺，经过不断完善工艺，制备出镍钴氧化物，测试评价了其电化学性能。本文主要内容如下：
　　首先，以醋酸钴、醋酸镍为主要的原材料，采用一种简单的水热法制备了镍钴醇盐并对其进行退火处理，制备出镍钴氧化物。调整反应物中镍钴比例，制备了几组不同镍钴含量的镍钴氧化物并对其进行材料表征和电化学测试。结果表明，镍钴氧化物是由表面长有致密褶皱的纳米团簇构成，且随着镍钴摩尔比例变化，其形貌保持不变，都呈现出不俗的电化学性能。采用了SEM、TEM、XRD及电化学测试方法。
　　其次，在镍钴醇盐基础上对其进行水解再作退火处理，重新制备了镍钴氧化物，并对其进行材料分析测试及电化学性能测试。结果表明，新的镍钴氧化物很好的维持了前者的微观形貌，性能也得到不同程度提升。对于镍钴4:2样品，在1A/g的电流密度下，其比容量达到了930 F/g；在循环寿命测试（10 A/g）过程中，其比容量也得到了高达44％的增长，达到1340 F/g；倍率性能极好，在10 A/g的电流密度下，样品依然维持了最大比容量（1 A/g下测得）的91.4%；当电流密度进一步增大到50 A/g时，比容量维持率依然高达72.9%。
　　最后，以镍钴比例4:2为例，采用 BET测试对两种方法制备的镍钴氧化物进行研究。测试结果显示，镍钴醇盐结合退火制备的镍钴氧化物的比表面积为162 m2/g，而采取醇盐水解再退火制备的镍钴氧化物，其比表面积达183.6 m2/g；另外，醇盐水解制备的镍钴氧化物的微孔含量少于前者，更利于电解液离子嵌入脱出。即水解过程优化了材料的内部结构，改善了电化学性能。

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1 绪 论

1.1研究背景和意义

1.2超级电容器简介

1.3超级电容器电极材料的研究现状

1.4本课题的研究内容和研究路线

2 测量方法及原理

2.1实验试剂与仪器

2.2本文所用的材料表征方法

2.3电极的制备方法

2.4电化学测量技术

3 镍钴氧化物的醇盐制备及其电化学性能研究

3.1醇盐的制备

3.2基于醇盐的镍钴氧化物的制备

3.3镍钴氧化物的材料及电化学性能表征

3.4本章小结

4.镍钴氧化物的醇盐水解制备及电化学性能研究

4.1镍钴氧化物的形貌、结构表征

4.2电化学性能表征

4.3 两种镍钴氧化物性能差异的内在机理研究

4.3本章小结

5 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献