【摘 要】
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为了应对当今社会的能源紧缺,需要迫切研发出可应用于能量贮存与清洁高效的可持续能源装置。作为一种新型储能器件,超级电容器(SCs)引起了人们广泛的关注与研究。其充放电时间短、工作条件友好、产生的功率密度高、使用的时间长,同时兼顾装置体积小、环保且免维护的特点,使它不仅可以满足大型设备对高功率的需求,也可满足一些长期不更换电源的小型设备的需求,在电子及新能源领域已具有广泛的应用。现今,较低的能量密度仍
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为了应对当今社会的能源紧缺,需要迫切研发出可应用于能量贮存与清洁高效的可持续能源装置。作为一种新型储能器件,超级电容器（SCs）引起了人们广泛的关注与研究。其充放电时间短、工作条件友好、产生的功率密度高、使用的时间长,同时兼顾装置体积小、环保且免维护的特点,使它不仅可以满足大型设备对高功率的需求,也可满足一些长期不更换电源的小型设备的需求,在电子及新能源领域已具有广泛的应用。现今,较低的能量密度仍作为SCs实际应用的最大阻力,阻碍着超级电容器的发展。而能量密度主要受到两个因素的影响:1、比电容;2、工作电压。因此研究者致力于研发比电容高的电极材料以及开发新型的组装手段。由此可见,电极材料是解决超级电容器性能的大小的技术重点,因此本篇论文主要探究了过渡金属（Ni、Co）化合物的电极材料在提供高的比电容的同时解决了该材料的倍率性能较差的问题。具体内容如下:1.;在泡沫镍衬底上,采用简单的水热法制备了钴镍碳酸氢氧化物的电极材料,独特的结构特征可以促进电解液快速扩散和电子的快速转移。制备的材料在无粘结剂的电极材料中表现出了较高的比容量(在电流密度为3 A g-1时测得的比电容为1346.4 F g-1)、优异的倍率特性(在电流密度为20 A g-1时比容量为935.4 F g-1),同时做了一系列对比试验,证实NP-3材料具有应用前景。2.通过对高性能超级电容器表面结构的工程设计,合理设计了Co Ni2S4电极材料的多维结构（二维微片/一维纳米线/二维超薄纳米片交联）。制备一种特殊的形貌高度依赖于Co-Ni前体阵列和后续硫化过程之间的协同作用。独特的Co Ni2S4电极材料（NS-3）提供了显著增强的比电容(在电流密度为3 A g-1下的比电容为3784.6 F g-1),同时具有优异的倍率性能(电流密度为20 A g-1下的比电容为2932.3 F g-1)和卓越的循环寿命。3.制备非对称超级电容器（ACS）设备,进一步探讨NS-3的实际应用能力。非对称设备基于NS-3为正极和活性炭为负电极表现出,当功率密度为374.9W kg-1时能量密度为38.46 Wh kg-1,当功率密度为7615.4 Wkg-1时能量密度为22 Wh kg-1。结果表明,多维Co-Ni-S材料的设计是一种有效的策略来实现一个高性能的超级电容器。
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