【摘要】：眾所周知,三元鎳鈷錳是一種非常重要且已商業(yè)化的鋰離子電池正極材料,其前驅(qū)體為鎳-鈷-錳氫氧化物,若前驅(qū)體應(yīng)用于超級電容器上勢必表現(xiàn)出獨(dú)特的工業(yè)化潛力。本文以鎳-鈷-錳氫氧化物超級電容器材料作為研究對象,并對其進(jìn)行石墨烯摻入和離子交換兩種不同的處理,以提高材料的導(dǎo)電性,改善倍率性能。具體研究工作如下:(1)水熱法合成具有分等級結(jié)構(gòu)的球形鎳-鈷-錳氫氧化物,其作為超級電容器活性材料表現(xiàn)出較好的、可調(diào)控的電化學(xué)性能,比容量依賴于不同的鎳鈷錳組成比例。當(dāng)Ni:Co:Mn=8:1:1時(shí)材料(在本文命名為811)的比容量最高,在0.5A/g的電流密度下比容量高達(dá)1884.53F/g,隨著電流密度的增加比容量在不斷的降低,電流密度達(dá)到10A/g時(shí)其比容量僅剩977.38F/g,繼續(xù)增至20A/g,比容量接近于零。(2)為了提高811材料的倍率性能,本文采用石墨烯的引入成功制備了半開口桂圓狀Ni0.8Co0.1Mn0.1(OH)2/graphene復(fù)合材料,利用XRD、SEM、TEM、BET、XPS等對樣品進(jìn)行結(jié)構(gòu)形貌表征;循環(huán)伏安、交流阻抗、恒流充放電對材料進(jìn)行電化學(xué)性能表征。結(jié)果顯示:811/G材料在保持前驅(qū)體811結(jié)構(gòu)形貌不變的前提下,表現(xiàn)出良好的電化學(xué)性能,在0.5、1、2、5、10A/g的電流密度下材料的比容量分別高達(dá)1712.13、1658.74、1622.08、1603.08、1535.43F/g,甚至電流密度達(dá)到20A/g時(shí)比容量仍能保持最初的79.8%。(3)此外,借助于陽離子交換法在氧化劑存在條件下成功構(gòu)筑Ni0.8-xCo0.1Mn0.1(OH)2@Co OOH復(fù)合材料。以Ni0.8-xCo0.1Mn0.1(OH)2@Co OOH復(fù)合材料作為正極材料,活性炭作為負(fù)極材料組裝成不對稱器件,探討離子交換處理是否提高了材料的導(dǎo)電性、倍率性能。結(jié)果表明在0.5A/g的電流密度下處理前后樣品的比容量幾乎一樣,隨著電流密度的增加,差異隨著變大,當(dāng)電流密度增至7.5A/g時(shí),處理后樣品的比容量比811材料提高了67.09F/g。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O646.54;TM53
【圖文】：

第一章 緒論中性，進(jìn)而形成電勢差。電極相所帶的電荷主要集中電極的表面，電帶相反電荷的離子，一方面受到靜電力的吸引，緊密的排列在電極的方面由于離子自身的熱運(yùn)動(dòng)，離子又會(huì)趨向遠(yuǎn)離電極表面向電解液本最后在靜電作用和熱運(yùn)動(dòng)共同作用下到達(dá)平衡，形成一個(gè)雙電層。示 1.1 所示，

第一章 緒論贗電容，也稱法拉第準(zhǔn)電容，是在電極活性材料的表面或者體相的二維或準(zhǔn)二維空間中，活性物質(zhì)發(fā)生欠電位沉積，進(jìn)行高度可逆的化學(xué)氧化/還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生與電極充電電位相關(guān)的電容[18,19]。示意圖如 1.2 圖所示，其反應(yīng)可概括如下：反應(yīng)式 1.1其中 A 表示活性材料， 表示電解液負(fù)離子，AB 表示反應(yīng)生產(chǎn)物。對于贗電容，常見電極活性材料有過渡金屬氧化物（氫氧化物）和導(dǎo)電聚合物。主要的過渡金屬氧化物（氫氧化物）有 NiO（Ni(OH)2）[20-22]、MnO2[23,24]、CoXOY（CoOOH）[25-27]、RuO2[28]、SnO2[29]、TiO[30-32]等。常見的導(dǎo)電聚合物有聚噻吩（PTh）[33]、聚吡咯（PPY）[34-36]、聚苯胺（PANI）[37,38]等。一般贗電容電容器同時(shí)還具有雙電層電容，因而這種體系的超級電容器可實(shí)現(xiàn)的最大電容值比較大，在同等質(zhì)量或是體積的情況下，贗電容器容量是雙電層電容器容量的 10～100 倍[39-44]。

圖 2.1 三電極測試裝置示意圖Figure 2.1 Schematic diagram of three electrode test device.超級電容器組裝示意圖如下：鎳-鈷-錳氫氧化物作為正極材料組裝成不對稱超級電容器，其中正極涂的活性材料解液仍用 2mol/L 的 KOH 溶液。
【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2879223