高性能超級電容器電極材料的制備研究.pdf

1、超級電容器因為能提供比電池更高的功率密度和更長的使用壽命,及比傳統(tǒng)電容器更高的能量密度,而成為新一代儲能設備。電極材料是影響超級電容器性能的重要因素之一。本文主要研究了制備方法對二氧化錳,氧化鈷的電化學特性的影響,希望找到具有較大容量的,較好循環(huán)穩(wěn)定性的電容器用電極材料。利用X射線衍射(XRD),掃描電鏡(SEM),差熱分析(TG-DSC)等手段對樣品進行物理性能表征,利用電化學工作站對樣品進行電化學性能表征。本文的主要研究內容為:

2、r>　　(1)通過一種簡易的微乳液法,成功地制備出超細分級三維花狀δ型二氧化錳。其顆粒尺寸僅為50~100 nm,花瓣由厚度為3~6 nm、寬度為30~50 nm的二維納米片組成。所得的三維分級δ型二氧化錳表現出了良好的電化學性能,在0.5 A·g-1的電流密度測試條件下,其比容量高達251.3 F·g-1,并且在2000個循環(huán)周期之后容量損失只有2.8％。這種分級二氧化錳納米花狀電極,具有的卓越的電化學特性可以歸因于其獨特的微觀結構,

3、而這或許能為制備具有優(yōu)異電化學性能的二氧化錳電極材料,提供一條方便、簡單的合成途徑。
　　(2)采用綠色環(huán)保的遺態(tài)法,以棉花為模板,通過浸漬-干燥-煅燒成功制備了管狀介孔二氧化錳。所制備的管狀二氧化錳,不僅保留了棉花的形貌,并且具有能提供較大比表面積的介孔結構,從而具有較好的容量特性,在電流密度為0.5 A·g-1時初始容量有128 F·g-1,在1000次循環(huán)之后,容量保持率為97.27%。
　　(3)以香蕉皮提取物作為還

4、原劑和穩(wěn)定劑,制備出了直徑為20-50 nm的球形四氧化三錳顆粒。當電流密度為0.3 A·g-1時得到的容量為216 F·g-1,500次循環(huán)之后容量保持率為97.5%,表明所得的四氧化三錳納米顆粒具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　(4)采用遺態(tài)法制備出保留了棉花結構的管狀四氧化三鈷,這種微觀結構能有效的增大其表面積,有利于其電化學性能,電流密度為0.5 A·g-1時容量為124.96 F·g-1,比采用直接煅燒法得到樣品容量提高了三倍