近年來,能源危機和環(huán)境問題日益嚴重,電化學儲能裝置的發(fā)展成為解決這一問題的關(guān)鍵。超級電容器作為一種新型儲能裝置,因具有充電速度快、功率密度高、綠色環(huán)保等優(yōu)點,受到電子產(chǎn)品、航空航天以及移動通信等諸多領(lǐng)域的關(guān)注。要制備性能更加優(yōu)異的超級電容器,離不開對電極材料的探索。作為一種新型超級電容器的電極材料,過渡金屬氧/硫化物因其具有理論比電容大、價格低廉、制備工藝簡單等特點而備受研究者們青睞。本論文均以廉價的泡沫鎳為基底,以三元過渡金屬氧化物納米線為導電骨架,在其表面包覆一層三元過渡金屬硫化物納米片,得到獨特的核-殼納米結(jié)構(gòu)。另外,通過簡單的化學還原法對金屬氧化物表面進行改性處理,在金屬氧化物納米線表面引入適量氧空位,經(jīng)處理過的電極材料的電化學性能顯著提高。通過XRD、SEM及TEM等先進測試手段對材料的結(jié)構(gòu)與形貌進行了表征;并采用三電極系統(tǒng)測試了不同電極的電化學性能。具體的研究內(nèi)容如下:（1）通過簡單的水熱法和電沉積法,在泡沫鎳基底上分別制備了核-殼結(jié)構(gòu)的CuCo2O4@CoS、CuCo2O4@NiS以及CuCo2O4@Ni-Co-S復(fù)合電極。通過電化學分析得到,CuCo2O4@Ni-Co-... 

【文章來源】：華中師范大學湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）超級電容器結(jié)構(gòu)示意圖；（ｂ）雙電層電容器儲能機制；（ｃ）贗電容電容器儲能機制??１．３．１雙電層電容器??

１００?Ａ／ｇ僅９．４％的容量損失）。組裝成的非對??稱全固態(tài)裝置的能量密度也達到了?６０?Ｗｈ／ｋｇ，并且此設(shè)備具有極好的循環(huán)穩(wěn)定性??（循環(huán)５００００圈后僅９．６％的能量損失）１５４］。??Ｉ?Ｉ?Ｅｌｃｈｉｎｇ?？?ＪＢ?＊?■＊＊＊？？．??？ｎ繼丨圖??ＣＣ／ＮｉＣｏ２Ｓ４＠２ｎ－Ｎｉ－Ｃｏ－Ｓ?ＮＳＡｓ?ＣＣ／ＮＩＣＯｊＳ，?ＮＴＡｓ?１００?ｎｍ?—二＾＊＊＊?一???ＪＨＨＢ?ｍＫｍｍ?〇?￣＾?蝴＞？？〇？？〇〇〇?＿??Ｃｙｃｌ＊?Ｍｕｍｂｖｆ??圖１．２?（ａ）通過電沉積法在ＮｉＣｏ２Ｓ４納米線外包覆鍍Ｚｎ的Ｎｉ－Ｃｏ－Ｓ納米陣列示意圖；??ＮｉＣｏ２Ｓ４＠Ｚｎ－Ｎｉ－Ｃｏ－Ｓ?電極的（ｂ，?ｃ）?ＳＥＭ?圖；（ｄ）?ＴＥＭ?圖（ｅ）循環(huán)圖間??１．４．３３含氧空位的金屬氧化物??對于金屬氧化物，在一定的外界環(huán)境下（如高溫下），可能會造成晶格中的氧脫??離，使氧缺失，從而形成氧空位。最近的研宄表明，若金屬氧化物含有適量氧空位，??材料中的載離子數(shù)量和導電性均會大大增加。所以，氧缺陷在催化、電池、傳感器??和超級電容器等領(lǐng)域均有一定運用［５？５８］。比如，Ｔａｎ等人通過ＮａＢＨＵ和ＳｒＴｉ０３的固??態(tài)反應(yīng)這一簡便的方法在ＳｒＴｉ０３納米材料的表面制造氧空位。結(jié)果表明，ＳｒＴｉ０３ｍ??米材料的氧空位在影響光吸收和光催化方面起重要作用。在紫外可見光的放射下，??最優(yōu)光催化活性Ｈ２產(chǎn)量高達２．２?ｍｍｏｌ／ｈ，約為未經(jīng)處理的ＳｒＴｉ０３材料的２．３倍１５９匕??再如，Ｄａｉ等人報道的用ＮａＢＨ４為還原劑，用簡單的浸泡還原法在Ｃ〇３〇４納米片表??面制造一些氧空位，能產(chǎn)生氧空位的原因主要是因

電荷轉(zhuǎn)移更迅速，從而電極材料的導電性大幅增加，相同電流密度下，??其比電容也增加了?１００．４％［６１］。以上結(jié)果表明，在一些金屬氧化物表面制造一些缺陷??可使材料產(chǎn)生更多載流子，對材料導電性和離子表面吸附能力均會產(chǎn)生積極作用，??因此，本工作也可嘗試通過在金屬氧化物的表面形成一些缺陷來提高其電化學表現(xiàn)。??（ａ）?（ｂ）?？???—?—???????＿?一?？?—?＊一＂＇一＇一備’??？?Ｚｎ?？?Ｃｏ?？?〇?〇?Ｏｘｙｇｅｎ?ｖａｃａｎｃｙ??圖１．３?ＺｎＣ〇２０４納米線經(jīng)化學還原法原位生成氧空位示意圖ｌ？】??１．５基于核－殼納米結(jié)構(gòu)的研究??考慮到材料的自身結(jié)構(gòu)，單納米結(jié)構(gòu)的電極材料很難同時實現(xiàn)良好的循環(huán)穩(wěn)定??性、良好的導電性和高的能量密度。如：碳材料主要靠物理吸附形成雙電層儲存能??量，但碳材料所制備的超級電容器的能量密度較小，所以其應(yīng)用受到一定限制１？１。??而導電聚合物和金屬氧化物是通過氧化還原反應(yīng)儲存能量，所以其能量密度較大，??但循環(huán)穩(wěn)定性和導電性較碳材料來說更差。為了使超級電容器兼?zhèn)涓吣芰棵芏�、�?yōu)??異的循環(huán)穩(wěn)定性和導電性，將活性材料與其他活性材料構(gòu)建成獨特的核－殼結(jié)構(gòu)｜６４］，??己成為目前的研宄熱點。??Ｌｉ等人在ＣＮＴ上先后包覆了?ＰＰｙ納米片和Ｍｎ０２納米片，形成核－雙層殼納米??結(jié)構(gòu)。這種特殊的材料結(jié)合了雙電層電容導電性能好，贗電容能量密度高的優(yōu)點，??７??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]電化學沉積法制備MnO2納米棒陣列及電容性能[J]. 方華,鄒偉,張振華,張世超.  電池. 2019(02)
[2]電化學超級電容器研究進展[J]. 張娜,張寶宏.  電池. 2003(05)



本文編號：3015334