納米Ni(OH2)的制備、改性及電容性能研究.pdf

1、由于具有理論容量高(0.44 V放電電壓范圍內(nèi)為2365 F g-1)和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，Ni(OH)2成為電容器電極材料的研究熱點(diǎn)。Ni(OH)2存在α和β兩種晶型，相比于在堿液中能夠穩(wěn)定存在的β-Ni(OH)2，α-Ni(OH)2具有更高的理論容量，但在堿液中容易轉(zhuǎn)化為β-Ni(OH)2。另外，由于Ni(OH)2是p型半導(dǎo)體，較差的導(dǎo)電性限制了其在大電流充放電條件下的應(yīng)用。一般通過與導(dǎo)電性碳材料復(fù)合或元素?fù)诫s來提高材料的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性

2、。本文采用不同方法制備了不同晶型和形貌的Ni(OH)2，通過表面沉積Co(OH)2和內(nèi)部摻雜Co元素的方法對(duì)材料進(jìn)行了改性，研究了材料的電容性能。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴采用水熱和化學(xué)沉淀兩步合成法制備了Ni(OH)2/Co(OH)2復(fù)合材料。首先采用水熱法制備了面包圈狀的β-Ni(OH)2，然后以β-Ni(OH)2作為前軀體，通過化學(xué)沉淀的方法制備了Ni(OH)2/Co(OH)2復(fù)合材料。β-Ni(OH)2的特殊結(jié)構(gòu)、Co

3、(OH)2顆粒以及充電過程中生成的導(dǎo)電性CoOOH使復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的倍率性能和循環(huán)性能：2 A g-1電流密度下，容量可達(dá)到2193 F g-1，電流密度增大到20Ag-1時(shí)，容量仍能達(dá)到1398 Fg-1，明顯高于純相的β-Ni(OH)2。在一系列大電流密度下連續(xù)循環(huán)500周后，再次在5 A g-1電流密度下進(jìn)行充放電，復(fù)合材料的容量仍能達(dá)到1785 Fg-1，繼續(xù)循環(huán)1000周，容量保持率為84.7％。
　　 ⑵以六亞甲

4、基四胺(HMT)作為沉淀劑和模板劑，采用均相沉淀法制備得到了Ni(OH)2納米片。XRD和IR測試結(jié)果表明，當(dāng)鎳鹽的濃度為2 mM時(shí)，制備得到的樣品為純相的β-Ni(OH)2。而當(dāng)濃度為18 mM時(shí)，得到的樣品為層間吸附有HMT分子的Ni(OH)2-x(C6H12N4)yClx-·nH2O。在小電流密度下兩種材料均表現(xiàn)出很高的放電比容量，Ni(OH)2-x(C6H12N4)yClx-·nH2O在大電流充放電條件下及長周期的循環(huán)中表現(xiàn)出更

5、好的電化學(xué)性能：2 A g-1的放電比容量能達(dá)到2314 Fg-1，20 Ag-1時(shí)容量仍能維持在1584 F g-1。經(jīng)過一系列大電流密度下的長時(shí)間循環(huán)之后，再在5 A g-1電流密度下進(jìn)行充放電，Ni(OH)2-x(C6H12N4)yClx-·nH2O納米片的容量仍可恢復(fù)到1927 F g-1，繼續(xù)循環(huán)1000周后，容量保持率為89.8％，另外，將Ni(OH)2-x(C6H12N4)yClx-·nH2O納米片與多孔碳組裝成Ni(OH

6、)2/PorousCarbon非對(duì)稱電容器，測試了其電容性能。測試結(jié)果表明，Ni(OH)2/Porous Carbon非對(duì)稱電容器具有很高的能量密度和功率密度。
　　 ⑶采用均相沉淀法，以尿素作為沉淀劑，制備了花狀的α-Ni(OH)2，并通過Co摻雜對(duì)材料進(jìn)行了改性。電化學(xué)測試表明，制備的α-Ni(OH)2表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能而摻雜一定量的Co則能夠進(jìn)一步提高材料的比容量和循環(huán)性能。當(dāng)Co的摻雜量為2 mol％時(shí)，材料的電化學(xué)性