目前,化石能源的日益消耗是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展所面臨的重大問(wèn)題。人們需要開(kāi)發(fā)一些清潔的、可再生的能源來(lái)源,如:太陽(yáng)能、風(fēng)能和潮汐能等。由于這些能源具有不連續(xù)的特性,無(wú)法滿足人類對(duì)能源的持續(xù)需求和便捷的使用。為了應(yīng)對(duì)這種問(wèn)題,就需要一種儲(chǔ)能器件來(lái)實(shí)現(xiàn)能源的存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換。目前,儲(chǔ)能器件主要包括傳統(tǒng)電池、超級(jí)電容器、鋰離子電池等。其中,超級(jí)電容器由于具有較高功率密度、比電容以及良好的循環(huán)穩(wěn)定性,而成為能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換研究的熱點(diǎn)之一。超級(jí)電容器的性能取決于電極材料的性能,而電極材料的性能又與電極材料的微結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性有密切的關(guān)系。金屬化合物具有較高的比電容量,但也有一些內(nèi)在的不足之處。首先,大部分過(guò)渡金屬化合物導(dǎo)電性都較差,導(dǎo)致了較低倍率性能和功率密度特性。其次,金屬化合物在充電/放電過(guò)程中,材料的結(jié)構(gòu)變化產(chǎn)生的應(yīng)力容易引起的電極材料的坍塌,進(jìn)而導(dǎo)致差的循環(huán)穩(wěn)定性。再次,過(guò)渡金屬化合物本身活性比表面積較小,造成比電容較低。本文針對(duì)這些問(wèn)題,開(kāi)展了新型電極材料的電極設(shè)計(jì)、可控制備及水系混合超級(jí)電容器構(gòu)建等一系列原創(chuàng)性工作。本論文的研究?jī)?nèi)容具體如下:(1)構(gòu)建了基于自模板法制備蛋黃殼狀NiCo2O4的混合...

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１?ＹＳ－ＮｉＣｏ２〇４的制備示意圖??Ｆｉｕｒｅ?２．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓｅｓ?ｏｆ?ＹＳ－ＮｉＣ〇２〇４．??

２．３結(jié)果與討論??２．３．１?ＹＳ－ＮｉＣｏ２〇４合成與結(jié)構(gòu)分析??在構(gòu)建蛋黃殼ＮｉＣｏ２〇４?（ＹＳ－ＮｉＣ〇２〇４）的方法中涉及三個(gè)步驟，制備步驟如圖２．１??所示。??Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ?Ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ??Ｓ－ＮｉＣ〇Ａ?ＹＳ－ＮｉＣ〇－ＯＨ?ＹＳ－ＮｉＣ〇２０....

圖２．６ＹＳ－ＮｉＣｏ２〇４的（ａ）不同掃描速率下的ＣＶ曲線，（ｂ）充電／放電曲線，（ｃ）比電容和（ｄ）??ＹＳ－ＮｉＣ〇２〇４的電容保持率

為了評(píng)估所制備的活性材料的電化學(xué)性能，采用傳統(tǒng)的三電極系統(tǒng)在６?Ｍ?ＫＯＨ電??解液中進(jìn)行ＣＶ和恒電流充電／放電測(cè)試。ＹＳ－ＮｉＣｏ２〇４的ＣＶ圖為歸因于Ｃｏ２＋／Ｃｏ３＋和??Ｎｉ２＋／Ｎｉ３＋氧化還原對(duì)的一對(duì)峰，表明了典型的法拉第氧化還原行為（圖２．６ａ）。同時(shí)觀??察到的Ｃ....

圖２．７商業(yè)石墨烯的（ａ）?ＣＶ曲線，（ｂ）充電／放電曲線和（ｃ）電容??Ｆｉｇｕｒｅ?２．７?（ａ）?ＣＶ?ｃｕｒｖｅｓ，?（ｂ）?ｃｈａｒｇｅ／ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｃｕｒｖｅｓ?ａｎｄ?（ｃ）?ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ?ａｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ．??－

?基于過(guò)渡金屬化合物的混合超級(jí)電容器構(gòu)建及性能研宄??此外，在ｌＯＡｇ－１電流密度循環(huán)１００００次后，ＹＳ－ＮｉＣｏ２０４的電容保持率為９３％。電??容在初始的２０００個(gè)周期中顯示出輕微的增加，這可歸因于電極材料的活化（圖２．６ｄ）。??此外，通過(guò)ＳＥＭ表征１００００次循環(huán)后ＹＳ....

圖２．８混合超級(jí)電容器在（ａ）不同電壓范圍內(nèi)的ＣＶ曲線，（ｂ）?５，?１０，?２０和５０?ｍＶ?ｓ－１速率下??的ＣＶ曲線和（ｃ）充電／放電曲線；（ｄ）混合超級(jí)電容器與類似材料的Ｒａｇｏ?

容易引起電解質(zhì)的分解。因此，當(dāng)混合超級(jí)電容器在０？１．６Ｖ的電壓范圍內(nèi)工作時(shí)，??可以在長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)保證兩電極的安全。在掃描速率為５，?１０，?２０和５０?ｍＶ?ｓ＿Ｉ混合超級(jí)??電容器的Ｃ．Ｖ曲線（圖２．８ｂ）所示。隨著掃描速率的增加，所有這些曲線形狀幾乎相同，??表明制備的混....

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