镍钴(铁)硫化物/炭复合材料的制备及其电化学性能研究

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nibaba
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
人们逐渐增长的能源需求与日益减少的可利用化石能源之间的矛盾日益突出。最广泛使用的电池有锂离子电池、锌空气电池、钾离子电池。与上述电池相比,超级电容器具有快速充放电、循环寿命长、功率密度高等显著的优点。超级电容器具有良好的发展前景,因此超级电容器的电极材料的研究已成为主要的研究方向。最近受到广泛关注的正极材料是金属氧/硫化物。由于其相似的电化学储能机理和丰富的自然资源,NiCo2S4比单一的镍硫化物和钴硫化物具有更丰富的电活性位点和更优异的导电性,具有较高的比容量。然而,由于NiCo2S4在充放电过程中较大体积变化使其具有较差的倍率。所以,在本文中,我们通过简单的实验方法实现NiCo2S4和碳材料的结合来提高其倍率性能。另外,传统的超级电容器负极材料是单一的碳材料,由于其具有较低的比容量,导致组装的器件具有较低的能量密度。因此本论文通过静电纺丝的方法将碳材料和赝电容铁基材料复合来制备比容量高的负极材料,进而得到高能量密度的超级电容器。本论文的研究内容如下:(1)通过静电纺丝结合煅烧的方法得到NiCo2O4/CF纳米纤维状的复合材料,再通过进一步的水热硫化得到目标产物NiCo2S4/CF。NiCo2S4/CF在电流密度为1A·g-1时,比电容可以达到1116 F·g-1,与前驱体NiCo2O4/CF(154.4 F·g-1)相比有了很明显的提升。我们在制备得到前驱体NiCo2O4/CF的基础上对其用强酸进行刻蚀,得到多孔碳纤维作为负极材料,采用NiCo2S4/CF用作正极材料,组装全固态非对称超级电容器。该非对称超级电容器的能量密度最高可以达到28.8 Wh·kg-1。(2)利用静电纺丝得到聚丙烯腈(PAN)纳米纤维模板,在其表面进行聚吡咯的包覆,再通过水热法结合煅烧法得到N掺杂的碳纳米管(NCTs),再对NCTs进行NiCo2S4纳米片的负载得到目标产物NiCo2S4/NCTs。我们制备的正极材料在1A·g-1时的比容量能达到1463 F·g-1,当电流密度增加到40 A·g-1时,比容量仍然可以保持在880 F·g-1。同时,我们制备的材料还具备优异的循环性能,在进行5000次循环后,仅衰减4%。(3)首先采用水解法制备FeOOH纳米球,然后将前驱体FeOOH和PAN混合均匀,用静电纺丝的方法得到FeOOH@PAN的纤维状结构。用硫脲吸附后,在惰性气氛中进行煅烧,得到Fe1-x-x S/CFs负极材料,其具有十分优异的电化学性能:比容量能达到780 F·g-1(1 A·g-1),在15 A·g-1时比电容保持在313 F·g-1。同时,工作电压区间可以增加到-1.2-0 V。最后,我们用制备的正负极材料进行器件的组装。得到的NiCo2S4/NCTs//Fe1-xS/CFs全固态非对称超级电容器设备同样具有优异的电化学性能:较宽的电压区间(0-1.7 V)、高比容量(1 A·g-1时133 F·g-1)、优异的能量密度(功率密度为882 W·kg-1时为55.4 Wh·kg-1);显著的循环性能(5000次循环后为80.6%)。
其他文献
小说《反美阴谋》将历史背景设在了 20世纪40年代,当时正是法西斯主义和国际反犹主义兴盛猖厥之际。通过这样一个文化大背景,罗斯虚构了一场由美国人民发动的对美国本土的“
目的:通过比较养荣润肠舒联合TST治疗直肠前突导致的便秘和单纯TST治疗直肠前突导致的便秘,观察养荣润肠舒联合TST治疗直肠前突导致便秘的临床疗效。材料与方法:选取沈阳市肛
铁磁材料以其磁滞特性、低损耗、低造价、高可靠性等优点使得其在工程领域的应用范围很广。以铁磁材料为原料制造的各种电机,变压器等电磁设备被广泛应用于电力工业当中,对于
直流配电网以其能更高效可靠地接纳风、光等新能源分布式发电系统且更适应于用户侧负荷特性变化趋势等优点而备受关注,更是未来智能配用电系统的重要组成部分。作为直流配电
目的:单核细胞趋化蛋白诱导蛋白-1(Monocyte chemotactic protein-1-induced protein 1,MCPIP1)在缺血再灌注损伤中起到极为重要的作用。缺血再灌注过程中,自噬参与了内皮细
随着电动汽车的快速发展,传统的锂离子二次电池将难以满足市场需求,锂硫电池由于具有高理论能量密度(2600 Whkg-1)而受到广泛关注。但是,锂硫电池依然存在一些问题使其电化学
电力行业作为国民经济的基础产业,与社会稳定及居民生活质量息息相关。当前,变电站工程项目越来越多,对电网建设项目管理的研究也不断完善,很多企业已经建立了具有自身特色的
耦合可再生能源的冷热电联供(combined cooling,heating and power system coupled with renewable energy,RCCHP)系统由多种产能和储能单元组合而成,该系统结合负荷端的需求
背景和目的粘膜下浅层癌极少与转移相关,内镜下切除是有效的治疗方法。而粘膜下深层癌有较大风险发生淋巴结转移,须行外科手术切除。对结直肠肿瘤进行术前评估的检查方法以放
材料的界面在材料设计和性能控制中具有重要的作用,界面微观组织决定着材料的局部或整体性能。目前,扩散偶实验仍然是研究两种合金界面成分和结构的一种非常有效的手段。近年