本文關鍵詞：鎳基電極材料的制備及其電化學性能的研究

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【摘要】：隨著時代的發(fā)展,能源的消耗,發(fā)現(xiàn)新的、高效的能源儲存裝置刻不容緩。而電極材料的制備和它的微觀形貌都將對能源儲存裝置的性能產(chǎn)生極大的影響。在眾多材料中,鎳基材料是一種應用很廣和很有前景的電極材料。其中,氫氧化鎳的理論比電容達到2082 Fg~(-1),有很好的發(fā)展前景。本文以鎳基材料,氫氧化鎳,鎳錳氫氧化物作為研究對象,探究了他們在能源儲存裝置方向的應用。通過與石墨相氮化碳或者碳布基底復合,調(diào)控其微觀形貌,進而提供更加方便的電子通道,來改善能源儲存裝置的電化學性能。最后,對其反應機理進行了相應的探討。(1)通過馬弗爐高溫法制備了石墨相的氮化碳,利用制備好的石墨相氮化碳作為基底和醋酸鎳作為鎳源,在180℃的水熱條件下反應得到g-C3N4/Ni(OH)2復合電極材料。通過結構,組成,形貌和電化學分析對g-C3N4/Ni(OH)2復合電極材料在電化學方面的應用做了探究。結果表明:單一片狀的Ni(OH)2,由于其表面能太高,不穩(wěn)定,當引入g-C3N4作為基質(zhì)時,自組裝形成了3D花狀結構的g-C3N4/Ni(OH)2復合電極材料,3D花狀結構可以增加其與電解液的有效接觸面積,促進了電解液離子和電子在電化學儲能材料中的快速轉移,進而提供快速的充放電過程,在0.5 Ag~(-1)的電流密度下,電容高達505.6 Fg~(-1)。(2)對于鎳基材料鎳錳氫氧化物的制備條件進行了分析探討。分別探究了溫度和鎳錳元素比例對鎳錳氫氧化物的結構,形貌和電化學性能方面的影響。結果表明:不同溫度和不同比例的鎳錳元素對鎳錳氫氧化物電極材料的結構影響較大。最終可以得出最佳制備條件,在100℃,鎳錳元素比例為3:1時可以得到性能優(yōu)異的電化學電極材料。(3)依據(jù)第三章的結果,在100℃下,鎳錳元素一定比例下,通過一步水熱法制備了鎳錳氫氧化物二元電極材料。系統(tǒng)研究了不同堿源(HMTA和UREA)對電極材料特性的影響。通過一系列表征對所獲得的二元電極材料的結構,形貌和電化學特性進行了探討。最終得到:當堿源為HMTA的情況下,可以得到蜂窩狀的鎳錳氫氧化物,并且其在5 mA cm~(-2)的電流密度下,電量達2.687 C cm~(-2)(2239 Fg~(-1))。為了更加進一步的探究NiMn-LDH這種材料在電化學方向的應用,基于這種電極材料,組裝了一個非對稱的超級電容器——NiMn-LDH/CC//EACC-3,在1.5 mA cm~(-2)的電流密度下,器件NiMn-LDH/CC//EACC-3的電容達104.9 mFcm~(-2)。
【學位授予單位】：暨南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O646;TM53

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