溶劑熱法制備納米鎳鈷硫化物及其超級電容性能研究.pdf

1、超級電容器屬于標準的低碳經濟核心產品，又被稱為黃金電容器。過渡金屬硫化物作為超級電容器電極材料具有良好的導電性和較高的理論比電容。論文介紹了超級電容器的特性、組成、儲能機理以及應用，并對過渡金屬硫屬化合物的制備方法、最新研究進展及其在電化學方面的研究現狀進行了全面綜述。論文采用溶劑熱法制備納米鎳鈷硫化物，利用 X射線衍射儀（XRD），場發射掃描電鏡（SEM），X-射線能譜儀（EDS）等儀器分析其形貌及組成。將其涂抹在石墨紙或直接溶劑熱生

2、長在石墨紙上作為超級電容器單電極材料，將電極材料（正極材料）進行擇優組裝成超級電容器器件，通過循環伏安法（CV）、恒電流充放電法（CP）、交流阻抗法（EIS）等分析其超級電容性能。論文的主要內容如下：
　?、僬撐膶崿F了采用溶劑熱法在其他條件相同條件下，用不同前驅鹽制備納米鎳鈷硫化物粉末。根據SEM譜圖顯示，不同前驅鹽制得的鎳鈷硫化物形貌相似，呈不規則微球狀，尺寸無較大差別。硝酸鎳制備的鎳鈷硫化物微球分散性較為均勻，小顆粒在表面生長

3、，提供更大的比表面積，從而增大了電解質與電極材料的接觸。而用氯化鎳制得的鎳鈷硫化物則有團聚的趨勢，導致比表面積較小。將其涂抹在石墨紙上作為三電極材料的工作電極并測試其電化學性能，電化學性能測試結果顯示：硝酸鹽制得的活性物質在電流密度為2mA/cm2、4mA/cm2、8mA/cm2、10mA/cm2、20mA/cm2的條件下，單電極質量比電容分別為2213.5F/g、2107.6F/g、2009.4F/g、1957.5F/g、1806.4

4、F/g，表現出了較高的電容量，在經過3000圈的充放電循環測試，仍保持了90％的原比電容。氯化鹽制得的活性物質在電流密度為2mA/cm2、4mA/cm2、8mA/cm2、10mA/cm2、20mA/cm2的條件下，單電極質量比電容分別為1309F/g、1100F/g、782F/g、682F/g、409F/g，比電容在低電流密度下的比電容較高，但隨著電流密度增大，衰減較快，經過3000圈的循環充放電后，比電容只剩下了46%。性能結果與結構

5、分析結構相符。因此得知，硝酸鹽制得的鎳鈷硫化物電化學性能遠大于氯化鹽制得的鎳鈷硫化物。
　?、诶萌軇岱▽崿F了鎳鈷硫化物直接生長在石墨紙襯底上，制備出了小顆粒和納米片層相互交織結構基底電極，并研究了其超級電容特性。實驗結果表明：鎳鈷硫化物的超級電容特性來源于贗電容。鎳鈷硫化物/石墨紙電極在充放電電流密度為1mA/cm2、2mA/cm2、4mA/cm2、8mA/cm2、10mA/cm2、15mA/cm2、20mA/cm2、25mA

6、/cm2、30mA/cm2條件下，單電極質量比容量分別為1500F/g、1450F/g、1340F/g、1120F/g、1055F/g、900F/g、800F/g、662F/g、557F/g。且顯示了優越的循環穩定性，經過3000圈的循環充放電，比電容保持度達到了97.2%。
　?、弁ㄟ^對比優化，選擇最佳性能的鎳鈷硫化物電極作為正極材料，設計了平面微型非對稱超級電容器，獲得的器件具有較高的能量密度和功率密度。經過10000圈的循環