【摘 要】
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超级电容器,也称为电化学电容器,被认为是电化学能量存储系统中最具吸引力的下一代器件。超级电容器在功率密度、循环寿命以及安全性能等方面具有优异特性,在未来的发展中具
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超级电容器,也称为电化学电容器,被认为是电化学能量存储系统中最具吸引力的下一代器件。超级电容器在功率密度、循环寿命以及安全性能等方面具有优异特性,在未来的发展中具有很大的潜在价值。可被用于便携式电子设备,存储器备份系统,能源管理,混合动力电动汽车和工业规模电源等。但由于超级电容器能量密度很低,在实际使用过程中受到限制,制约了它在工业中的应用与发展。电极材料是超级电容器最重要的组成部分,电极材料的性能直接关系着电容器性能的好坏,因此超级电容器电极材料成为当今的研究热点。本论文的主要研究内容如下:（1）用Ni（NO3）2·6H2O,Fe（NO3）3·9H2O为原料,通过简单的一步水热法制备了Ni-Fe-O复合材料。通过扫描电镜观察,通过调控离子比例、反应时间、反应温度和改变p H可以明显改变表面形貌,随着反应时间增长,反应温度升高,材料颗粒开始团聚,形成球状颗粒,随着p H增加,球状颗粒开始破裂,形成无定形状。通过电化学性能测试分析发现,当Ni:Fe=2:1、反应时间为2h、反应温度为100℃以及p H=5.7时,电化学性能最佳,在扫速为5mv/s时,比容量达到268.6F g–1,这可能与形成的球状形貌有关,可以提供更大的比表面积,增加电解液离子的扩散通道,从而提高复合材料的电化学性能。通过研究各反应条件对Ni-Fe-O表面形貌和电化学性能的影响,可以对表面形貌的可控合成提供参考。（2）通过简单的两步水热法制备了超级电容器用双金属复合物Ni-Fe-Se纳米电极材料。样品由表面覆盖有小颗粒的八面体组成,这种结构具有高结晶度和大比表面积（161.6 m2/g）,具有良好的循环稳定性和较高的比电容。在电流密度0.5 A g–1时,Ni-Fe-Se样品具有909.7 F g–1的高比电容,并且在电流密度提高20倍时,仍保持550.0 F g–1的比电容。在10 A g–1的电流下,经过5000次循环后,电容保持率高达74.1%。使用Ni-Fe-Se作为正极和活性炭作为负极组装了不对称超级电容器,该电容器在813 W kg-1的功率密度下,具有20.1 W h kg-1的能量密度,5000次充放电循环后,电容保持率达90%。这些结果表明Ni-Fe-Se材料有望成为高性能超级电容器材料。
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