合金化合物的制備及電化學(xué)性能研究.pdf

1、超級(jí)電容器是一種新型高效的儲(chǔ)能器件，具有功率密度高、工作溫度范圍寬、充電速度快的特點(diǎn)，它的出現(xiàn)為提高環(huán)境品質(zhì)提供了新出路。作為其核心部分-電極材料，得到了大量研究所及學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前以金屬化合物為主的贗電容材料憑借其高容量和高導(dǎo)電率的優(yōu)勢(shì)成為了當(dāng)今研究的主導(dǎo)。本文采用機(jī)械合金化的方法，以元素粉末為原料制備了電化學(xué)性能優(yōu)異的硫化鎳，硫化鈷和碳化鎳電極材料，利用 XRD、SEM、TEM和 XPS等技術(shù)對(duì)硫化鎳，硫化鈷，碳化鎳材料的微觀結(jié)

2、構(gòu)和形貌進(jìn)行了分析，同時(shí)利用循環(huán)伏安法（CV）、交流阻抗法（EIS）以及計(jì)時(shí)電位法等測(cè)試手段測(cè)試其儲(chǔ)能特性，并針對(duì)其電化學(xué)性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系展開研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　一、采用球磨法在 Ar氣環(huán)境下，以鎳粉和硫磺為原料初步制備硫化鎳前驅(qū)體，之后通過熱處理純化過程合成 Ni3S2電極材料，并對(duì) Ni3S2進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定與儲(chǔ)能測(cè)試。研究表明：制備的Ni3S2前驅(qū)體為松散的顆粒狀，顆粒分布較均勻，在最優(yōu)的制備條件下，其比電容大約

3、為230 F g-1；熱處理之后，物質(zhì)變?yōu)?Ni3S2單相材料，顆粒也由均勻顆粒結(jié)構(gòu)變?yōu)槎逊e結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)便于電解液在材料之間的擴(kuò)散，其比容量可達(dá)到911 F g-1，經(jīng)過1000次循環(huán)后，比電容保持率為90％。為了研究 Ni3S2電極在使用中的儲(chǔ)能特性，一個(gè)非對(duì)稱型超級(jí)電容器被組裝起來并對(duì)其進(jìn)行儲(chǔ)能測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn) AC//Ni3S2電容器的比容量可以達(dá)到102 F g-1；在1000次恒流充放電測(cè)試后電容器的容量保持率為86%。

4、>　　二、采用球磨法在 Ar氣環(huán)境下，以鈷粉和硫磺為原料制備硫化鈷前驅(qū)體，之后通過熱處理純化過程合成 Co9S8電極材料，并對(duì) Co9S8材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)測(cè)定與電化學(xué)儲(chǔ)能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：熱處理前后的樣品均表現(xiàn)出顆粒堆積結(jié)構(gòu)，但是由于熱處理之前的前驅(qū)體為混合物，所以其容量較低，熱處理之后的前驅(qū)體轉(zhuǎn)變?yōu)閱我幌?Co9S8，其比容量可達(dá)到520 F g-1，經(jīng)過1000次循環(huán)后，比電容保持率為106%。為了研究 Co9S8電極在現(xiàn)實(shí)生活中的儲(chǔ)

5、能性能，一組非對(duì)稱型超級(jí)電容器被組裝起來并進(jìn)行電化學(xué)儲(chǔ)能測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn) AC//Co9S8電容器的比容量可以達(dá)到55 F g-1；1000次恒流充放電測(cè)試后此非對(duì)稱電容器的容量仍可以保留100%，展現(xiàn)了優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　三、采用球磨法在 Ar氣環(huán)境下，以鎳粉和乙炔黑為原料制備非晶碳化鎳，并對(duì)碳化鎳電極進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征與電化學(xué)性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：球磨后的樣品表現(xiàn)出顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，電化學(xué)活化之后樣品在電流密度為1A g-1時(shí)的比容