鎳鈷雙金屬化合物的贗電容特性研究.pdf

1、電化學(xué)電容器（又叫超級電容器）因其較高的功率密度、優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性、能夠快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，在大功率設(shè)備、電動車、電子設(shè)備等領(lǐng)域廣闊的應(yīng)用前景而備受關(guān)注。目前所報導(dǎo)的各類電極活性材料中，金屬化合物已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較高的比容量及優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性，是最有希望實(shí)現(xiàn)高能量密度超級電容器的一類電極活性材料。本研究以鎳鈷基化合物為研究對象，通過改變鎳與鈷的成分比例及配位陰離子的種類構(gòu)筑出一系列多元鎳鈷基化合物，如鎳鈷氫氧化物、鎳鈷氧化物、鎳鈷硫化物及鎳鈷硒

2、化物，系統(tǒng)地研究了鎳鈷基化合物的超級電容性能。主要研究結(jié)果如下：
　　提出了一種簡易的混合溶劑熱法，成功地用于制備不同鎳鈷組分的α相層狀鎳鈷氫氧化物，并且可以引入基底用于制備鎳鈷氫氧化物陣列結(jié)構(gòu)。α相鎳鈷氫氧化物作為超級電容器電極活性材料獲得了比α相Ni(OH)2更高的比容量、倍率特性及循環(huán)穩(wěn)定性，表明鎳及鈷離子配位化合形成氫氧化物可以明顯提高其電化學(xué)活性并且改善α相結(jié)構(gòu)的電化學(xué)穩(wěn)定性。采用泡沫鎳承載形成陣列結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高鎳鈷

3、氫氧化物的比容量，并且實(shí)現(xiàn)了良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　高溫?zé)岱纸猞料噫団挌溲趸锛捌渑菽嚦休d的陣列樣品，可以獲得不同鎳鈷比例的鎳鈷氧化物及泡沫鎳承載陣列結(jié)構(gòu)樣品。鎳鈷雙金屬氧化物樣品表現(xiàn)出比Co3O4及NiO樣品更高的比容量、倍率性能及循環(huán)穩(wěn)定性。利用泡沫鎳承載形成陣列結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高鎳鈷氧化物的比容量，并且實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。同時，采用一種簡單的水解結(jié)合高溫?zé)崽幚矸椒ㄖ苽涑鼍哂卸嗫捉Y(jié)構(gòu)的花狀NiCo2O4納米結(jié)構(gòu)，NiCo

4、2O4納米結(jié)構(gòu)具有比Co3O4和NiO高兩個數(shù)量級以上的導(dǎo)電性，用作超級電容器電極活性材料時具有較高的比容量、優(yōu)良的倍率特性及超長的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　率先將鎳鈷雙金屬硫化物用作超級電容器電極活性材料，獲得了優(yōu)異的電化學(xué)性能?；陉庪x子交換反應(yīng)，提出一種簡易的制備NiCo2S4海膽狀納米結(jié)構(gòu)和泡沫鎳承載的NiCo2S4納米管陣列結(jié)構(gòu)。NiCo2S4樣品具有比相同形貌及結(jié)構(gòu)的NiCo2O4更低的光學(xué)帶隙寬度和更高的導(dǎo)電性，這有助于改善

5、其用作電極活性材料時其電化學(xué)過程中的動力學(xué)特性。NiCo2S4海膽狀納米結(jié)構(gòu)比相同形貌及結(jié)構(gòu)的NiCo2O4及相同制備方法制備出的Co9S8和NiS具有更高的比容量及倍率性能。泡沫鎳承載的NiCo2S4納米管陣列結(jié)構(gòu)在較高的單載量（6 mg/cm2）下實(shí)現(xiàn)了超高的電極材料利用率，從而實(shí)現(xiàn)了超高的比容量。同時，采用多元醇法制備出不同鎳鈷比例的鎳鈷硫化物，率先研究了鎳鈷成分與鎳鈷雙金屬硫化物電化學(xué)性能的關(guān)系，鎳鈷雙金屬硫化物樣品具有比相同條

6、件制備出的單金屬硫化物Co3S4和NiS更高的比容量及倍率性能，并且表現(xiàn)出比NiS更高的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　采用一種簡單的溶劑熱法制備出CoSe、Co9Se8、NiSe和NiCo2Se4樣品，率先將其用作電極活性材料獲得了良好的超級電容性能。CoSe及Co9Se8樣品具有超高的循環(huán)穩(wěn)定性，分別經(jīng)過7,000及10,000次循環(huán)后其比容量沒發(fā)生任何衰減。NiSe最有較高的比容量，電流密度為1 A/g時實(shí)現(xiàn)了高達(dá)808.45 F/g的比