氫氧化鎳納米結構的制備、優化及其電化學性能的研究.pdf

1、隨著科技技術的飛速發展，人們對能源的需求越來越大，然而日益嚴峻的環境現狀不允許人們過度使用化石燃料。此外，即將消耗殆盡的化石燃料卻不足以滿足人類對能源的需求。人類迫切地需要尋求新的高效可再生清潔能源，如太陽能、風能等。然而這些能源的分散性、間歇性要求更高效、穩定的能源存儲設備。電化學超級電容器就是在這種背景下發展起來的一種新型綠色高效儲能設備。
　　電化學超級電容器又被稱為超級電容器，綜合了二次電池和傳統靜電式電容器的優點，同時具

2、有壽命長、比電容高、可快速充放電、環境友好等優點，在人類生活、航天、國防的各個領域有著廣闊的應用前景。
　　本論文研究了基于納米結構的氫氧化鎳作為電化學超級電容器電極的電化學性能并對其進行了二氧化錳材料的復合優化，并研究了復合材料電極用作柔性超級電容器電極時的電化學性能，主要內容如下：
　　(1)使用簡單的水熱法在片狀納米結構的氫氧化鎳/泡沫鎳電極材料，并采用了XRD、SEM等表征手段對電極材料進行了物相、形貌進行了表征，結

3、果顯示氫氧化鎳把泡沫鎳表面完全覆蓋。選用濃度為3M的氫氧化鉀為電解液對電極材料進行電化學性能表征，如循環伏安測試，恒流充放電測試，交流阻抗測試等。在排除泡沫鎳基底對電極材料電化學性能的貢獻之后，恒流充放電測試結果表明，該電極材料在電流密度為2mA/cm2時面積比電容達到了2.5F/cm2。1000次恒流充放電循環后，這種電極材料的面積比電容仍保持了92.5％，表現出良好的循環穩定性。這種集流體上直接合成電極活性材料的合成方法簡化了超級電

4、容器的電極制備步驟，減少了電極壓制過程中導電劑、粘結劑等添加成分對電極活性材料電化學性能的影響。
　　(2)對上述電極材料進行復合優化，用水熱分解高錳酸鉀在電極材料上復合了二氧化錳。并對電極材料進行了XRD、SEM、EDS等表征，確定了電極材料的成份及形貌。隨后研究了該電極材料的電化學性能，與優化前相比，復合材料的面積比電容增加了4倍多，達到了9.56F/cm2（電流密度為5mA/cm2），循環穩定性也顯著提高，大電流（20mA/

5、cm2）恒流充放循環2000次后復合材料電極的面積比容量仍保持了92.3%左右。
　　(3)將上述復合材料電極用作電極，自制PVA-KOH膠體為電解質封裝了柔性固態超級電容器，并研究了復合材料作為固態器件電極的電化學性能，在恒流充放電測試時，固態器件電極的面積比電容量可達241mF/cm2（電流密度為1mA/cm2）。該電極在恒流充放電循環測試5000次后（電流密度為2mA/cm2），電容保存率為98%左右，循環性能良好。為了順應