ZnO基復合電極材料的制備與電化學性能研究.pdf

1、超級電容器作為一種新型的綠色儲能器件，具有高功率密度，長循環(huán)壽命，快充放電速率以及環(huán)境友好等顯著優(yōu)點，逐漸成為下一代能源裝置中最具潛力的存儲設(shè)備。根據(jù)電荷儲存機制分類，超級電容器大致可以分為雙電層電容器和贗電容器。其中，碳材料屬于雙電層電容，主要是通過電極/電解液界面發(fā)生的可逆靜電離子吸附來存儲電荷。而過渡金屬氧化物和導電聚合物則屬于贗電容，主要利用電極材料表面發(fā)生的快速可逆法拉第氧化還原反應來存儲電荷。目前，贗電容超級電容器的研究對象

2、主要是過渡金屬氧化物，主要因為其豐度高，價格低廉等特點；由于不同的過渡金屬氧化物有著各異的微觀結(jié)構(gòu)和組分，在作為電極材料時，電極/電解液界面性質(zhì)和離子傳輸速率也各不相同，因此電荷存儲能力表現(xiàn)出本質(zhì)的差異。最近，幾種電化學活性材料組合后的多組分復合材料由于協(xié)同效應的作用表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能。在這篇碩士學位論文中，我們針對過渡金屬氧化物和氫氧化物電極材料的缺點，設(shè)計并合成了兩種ZnO基復合電極材料，對其電化學性能作了充分研究和討論。主要研

3、究內(nèi)容如下：
　?。?）通過簡單的水熱法和化學浴沉積法在泡沫鎳集流體上制備了ZnO@CoNi(OH)2復合電極材料。電化學測試結(jié)果表明, ZnO@CoNi(OH)2復合電極材料在2 mA/cm2電流密度下面積和質(zhì)量比電容分別達到0.87 F/cm2和1081 F/g，優(yōu)于原始的 Co(OH)2電極材料（108 F/g）和Ni(OH)2（578 F/g）電極材料。而且具有優(yōu)異的速率比電容，即使電流密度增大到30 mA/cm2，比電容

4、仍能保持原始的64％。同時， ZnO@CoNi(OH)2復合電極材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性（3000圈后比電容保持率為85.7%）。
　?。?）通過簡單的水熱法和溶劑熱法在泡沫鎳集流體上制備了ZnO@V2O5復合電極材料。研究了第二步溶劑熱過程中不同的三異丙醇氧釩單體濃度和反應溫度對雜化結(jié)構(gòu)材料形貌的影響，結(jié)合電化學性能測試結(jié)果得到了反應溫度和三異丙醇氧釩單體濃度最優(yōu)化方案（100 ul，130℃,10 h）。電化學測試結(jié)果表明，Z