钴基双金属氧化物/硫化物电极的制备及其电化学性能的研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:vsrabbithhf
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超级电容器作为一种性能介于锂离子电池和传统电容器之间的新型储能器件,其具有功率密度高、充放电速度快、环境友好、使用寿命长等优点,在电动汽车以及便携电子器件等领域具有潜在的市场需求,因此超级电容器是近年来储能器件的研究热点之一。本论文主要研究了在碳布/泡沫镍基底上原位生长制备自支撑钴基双金属氧化物/硫化物纳米材料并将其直接用作超级电容器的电极材料,具体内容如下:(1)本文以Co(NO32·6H2O为钴源,以Ni(NO32·6H2O为镍源,通过电沉积法在碳布上原位生长自支撑NiCo前驱体材料,将得到的样品在空气中退火,得到蜂窝状自支撑NiCoO2/CC纳米材料。将NiCoO2/CC材料直接用作超级电容器电极材料具有极好的电化学性能,当电流密度为1 A/g时,它的比容量高达1847F/g,而当电流密度增大为30 A/g时,NiCoO2/CC纳米材料依然具有1726.4 F/g的高容量;将NiCoO2/CC纳米材料在30 A/g的大电流密度下进行5000次充放电循环,其容量稳定在1800 F/g左右,没有出现明显衰减,表明NiCoO2/CC纳米材料用作超级电容器电极材料具有优异的倍率性能和极好的循环稳定性。将NiCoO2/CC材料用作正极材料、活性炭(AC)用作负极材料,6 M KOH溶液用作电解质组装成水系非对称电容器(NiCoO2/CC//AC/CC),在0.5 A/g的电流密度下,非对称电容器具有144.23 F/g的高容量,将电流密度增大至8 A/g,电容器的容量依然有82.71 F/g,在功率密度为0.4 kW/kg时,其能量密度达到最大值,为51.28 Wh/kg,说明NiCoO2/CC材料是极其优异的超级电容器电极材料,具有极大的应用潜能。(2)分别以Co(NO32·6H2O和Na2MoO4·2H2O为钴源和钼源,通过水热法在泡沫镍基底上合成CoMoO4/NF(Nickel Foam)前驱体纳米材料,再以TAA(硫代乙酰胺)为硫源,利用水热法进行阴离子交换得到纳米片状的CoMoS4/NF电极,CoMoS4负载量为2.29 mg/cm2。将得到的纳米片状CoMoS4/NF用作超级电容器电极并测试了其电化学性能,在5 mA/cm2的电流密度下,容量高达5665mF/cm2(2473.79 F/g),当电流密度增大至30 mA/cm2时,CoMoS4/NF纳米材料依然具有4218 mF/cm2(1841.92 F/g)的容量,将CoMoS4/NF材料在30 mA/cm2的电流密度下进行8000次充放电循环,容量保持率为65.32%,说明CoMoS4/NF纳米材料具有高的容量、良好的倍率性能以及较好的循环稳定性。
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