【摘 要】
:
超级电容器具有功率密度高、使用寿命长等优点,但较低的能量密度限制了其广泛应用。相比于纯碳基材料,过渡金属无机物具有超高的理论比容量,用于高能量密度超级电容器优势明
论文部分内容阅读
超级电容器具有功率密度高、使用寿命长等优点,但较低的能量密度限制了其广泛应用。相比于纯碳基材料,过渡金属无机物具有超高的理论比容量,用于高能量密度超级电容器优势明显。但是,目前合成的过渡金属无机物尚存在循环稳定性差、工作电压窗口窄等问题,而且大多采用泡沫镍等大孔径材料作为集流体,获得的电极空间利用率低。因此,研究并开发具有高比容量、高稳定性、宽工作电压窗口以及高空间利用率的自支撑电极具有重要意义。本文采用化学脱合金法结合高温还原退火工艺,分别制备了纳米多孔Ni(NP-Ni)、NiCu合金(NP-NiCu)和NiFe合金(NP-NiFe)。通过一步水热法,以获得的纳米多孔金属作为支撑与生长活性物质的集流体与前驱体,成功制备出Ni、NiCu和NiFe基复合材料。系统研究了基体种类和水热参数对复合材料结构、形貌、水热产物及电化学性能的影响,并探讨了复合材料的储能机理。研究表明,以双氧水为水热剂时,在NP-Ni表面原位合成出片状Ni(OH)2,而在NP-NiCu合金表面自生长出垂直排列的片状Ni(OH)2/Cu2O复合活性物质。随着水热时间的延长,活性物质纳米片的数量与厚度随之增加。当水热时间为24 h时,制备的Ni(OH)2/Cu2O/NP-NiCu自支撑电极具有均匀的活性物质分布并表现出最大的比表面积,在具备高比容量的同时保持优异的循环稳定性:20mA/cm2下比容量为8234 mC/cm2或823.4 C/cm3;200 mA/cm2下循环10,000圈容量保持率为112.8%。主要归因于集流体的纳米多孔结构、高容量Ni(OH)2与高稳定性Cu2O间的结合。以Na2S溶液为水热剂时,在NP-Ni或泡沫镍表面原位合成出片状Ni3S2,而在NP-NiFe合金表面自生长出竖直交错的片状Ni3S2/FeS复合活性物质。制备的Ni3S2/FeS/NP-NiFe自支撑电极在保持高比容量的同时具有宽的工作电压窗口:20 mA/cm2下比容量为9940 mC/cm2或994.0 C/cm3;三电极体系下,碱性溶液中电压窗口为-1.05 V0.45 V。主要归因于集流体的纳米多孔结构、Ni3S2与FeS间互补的工作电压窗口。并用该电极组装了对称超级电容器,当功率密度为460.9W/L时,最大能量密度为50.3 Wh/L,展现出较好的应用前景。
其他文献
当代社会制造企业之间竞争越演越烈,新产品不断涌现,市场呈现多样化、个性化趋势,客户对产品的各项要求越来越高,尤其是越来越追求快速的交期、可靠的质量和低廉的成本。要想
杂化嵌段聚合物中超支化结构具有大量末端,将聚乙烯与不同末端的超支化嵌段通过共价键结合,设计合成出聚乙烯基杂化嵌段聚合物,丰富了聚乙烯基嵌段聚合物的拓扑结构,将会在聚合物溶液自组装方面具有理论研究和潜在的应用价值。本文包括三部分内容:1、结合配位聚合和开环多支化聚合,制备不同超支化倍数的聚乙烯基杂化嵌段聚合物PE_1-b-hbPG_((7 or 26))。通过NMR、FTIR、GPC、TGA和DSC
锂离子电池作为一种极具发展前景的储能设备,因其高能量密度以及可重复充电性因而被广泛的应用在日常生活中。但是,随着电动汽车行业飞快的发展,低储存容量以及高生产费用对于锂离子电池的发展提出了新的挑战。众所周知,锂离子电池的能量密度主要取决于电极材料的储锂比容量。目前商用负极材料主要采用石墨材料,其理论容量仅为372 mAh/g,无法满足未来大能量密度需求器件。近年来,研究发现金属氧化物中二氧化锡(Sn
引导小汽车出行者向其他绿色出行方式转移是缓解城市交通拥堵的重要途径之一。共享单车作为一种绿色、低碳的出行方式,其发展改变小汽车用户出行方式选择。因此,探究小汽车向“共享单车+”的出行方式转移,解析共享单车影响下小汽车出行方式的转移行为机理,对缓解城市拥堵具有重要意义。本文在对转移行为决策过程分析的基础上,结合RP+SP问卷对南京市小汽车用户转移行为展开调查,构建技术接受模型对出行方式转移影响因素进
公共交通票价策略深刻影响着公共交通的客流分布。随着城市公共交通的快速发展,如何制定合理的票价策略来控客流量的合理分布且提高地铁的营收成为世界许多城市交通部门关注的问题。我国各大城市的公共交通正处于快速发展的过程中,目前的公共交通的票价机制较为单一,难以满足未来我国大型城市的需求,发展多样化的公共交通票价策略是今后的趋势。伦敦作为全球的超大型城市之一,在公共交通票价策略制定方面首创了“地铁分区+公交
现有的可靠性理论须通过大量的失效数据进行统计分析,对于滚动直线导轨副这类高可靠性长寿命的产品而言,在允许的时间内很难获取足够的失效数据。针对这样的问题,现引入基于
近几年由于计算机运算能力的大幅度提高使得计算机视觉在智能交通领域逐渐成为研究热点,受到中外学者的广泛关注,并取得了一定的研究成果。然而,在实际应用过程中仍存在很多困难亟需解决。问题主要集中于两个方面:首先,当计算机视觉技术主要应用于交通监管领域,检测的实时性,由于计算机硬件运算能力的限制,算法本身不能过于复杂,因此这就与检测精准性产生了一定的矛盾。其次,交通场景不同于一般的检测场景,场景中物体种类
鼓泡柱式反应器普遍应用于水处理工艺中。通过气体鼓泡的方式,由气泡带动周围流体形成气泡羽流,气液两相得到充分接触,最终将液相中的目标气体吹脱,转入到气相中去。对于给定的反应器尺寸,我们需要确定水处理的最佳工况,以最低的能耗达到最理想的处理效果。但是由于实验在这一方面存在局限性,我们采用数值仿真模拟为主,实验方法为辅的手段来研究气泡羽流中CO_2传质过程,为实际问题提供一个能够预测非稳态动力学和各种设
近年来,电子元器件朝着柔性化,轻量化和功能化的方向发展。纸张、塑料、纺织物等柔性基底也逐渐被应用在柔性电子中。为了能够研究出一种适用于柔性基底的高导电性的墨水,本
碾压混凝土坝具有水泥用量少、绝热温升较低、机械化施工等优点。但因碾压混凝土大量掺用粉煤灰,且碾压混凝土重力坝通常采用大仓面、通仓、均衡连续上升的浇筑方式,导致水化