论文部分内容阅读
相比于锂离子电池和镍氢电池,超级电容器作为一种能量存储装置是最具有潜力的,因为其具有高功率密度、短时间充放电和长循环寿命。超级电容器的性能特性主要取决于电极材料。因此,许多研究者致力于开发新型最佳电化学性能的电极材料。本论文选用溶剂热和化学还原法,制备了三维多级结构的NixCo9-xS8,不同形貌的NiCo2S4和无定型的Ni-Co-B最佳电化学性能的电极材料。采用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子谱（XPS）对样品的结构、形态及组成进行了表征,以6 M KOH为电解液,采用三电极和双电极体系对材料进行电化学性能测试。具体的研究内容及结果如下:1.采用一步溶剂热法,以表面活性剂PVP为形貌剂,合成了一种新颖三维花状的NixCo9-x S8纳米片。该材料实现了高的比表面积和极好的电化学性能。电化学结果表明,在电流密度为1 A/g时的比容量为1319.76 F/g,该材料也表现出了极好的倍率性,在电流密度增大到20 A/g时,比电容仍然保持在1040.4 F/g。该电极材料在充放电循环1500圈后仍保持最大容量的90%。此外,非对称超级电容器被组装成用该材料和活性炭,该装置展现出极好的能量密度43.80 Wh/kg。2.为了探索不同形貌对NiCo2S4电极材料影响,采用一步溶剂热法,以乙二胺和水为混合溶剂,不同硫源做为形貌剂,制备出了不同形貌的Ni Co2S4。由于不同形貌的材料拥有不同的比活性位点,所以研究过程表明,以硫粉为硫源时,制备出的NiCo2S4 3D花状小球表现出了最好的电化学性能。该材料在电流密度为1 A/g时,比电容值为1363.68 F/g,甚至在电流密度为20 A/g时仍达到958.32 F/g。3.通过一种温和廉价的化学还原法制备出了Ni-Co-B。并且研究了不同Ni/Co比和晶化程度对其电容性能的影响。研究结果表明,Ni/Co比为2且具有无定型结构的硼化物出示了最佳的电化学性能。这种材料展现了高的比电容,在电流密度为1 A/g时,比电容高达2226.96 F/g,甚至电流密度为20 A/g,比电容仍保持在1879.2 F/g。当以Ni-Co-B作为正极商业活性炭作为负极组装成非对称超级电容器时,该装置实现了一个极高的能量密度66.40 Wh/kg,也表现出了极好的循环稳定性,在循环5000圈后仍保持初始容量的85.76%。