鋅基氧化物納米纖維的制備及其電化學性能研究.pdf

1、超級電容器具有快速充/放電、功率密度大、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，已經成為新時代最具潛力的儲能器件之一，有效地解決了能源短缺等問題。眾所周知，超級電容器的電極材料是影響其應用性能的關鍵因素，因此，制備具有高性能的電極材料成為當今研究工作的重中之重。本論文主要以鋅基氧化物為主要材料，設計、制備具有核殼結構的高性能電極材料。對所制備的電極材料的微觀形貌結構和電化學性能進行系統(tǒng)探究，說明其電化學儲能機制及協(xié)同作用的原理。同時，將制備的電極組裝為非對稱

2、電容器，證明合成的材料具有一定的實際應用價值。本論文為日后超級電容器的研究提供較為有效的實驗數據。
　　具體研究內容如下：
　?。?）采用靜電紡絲法和水熱法相結合，制備具有核殼異質結構的ZnO@Ni(OH)2電極材料。該電極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，如較高的比容量（在2mV·s-1掃速下其比容量可達2218F·g-1），即使在較高掃速下，仍表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。此外，以ZnO@Ni(OH)2為正極、多孔碳纖維（PCF）為負

3、極將其組裝成非對稱電容器。當功率密度為129.7W·kg-1時，能量密度可達57.6Wh·kg-1。因此，ZnO@Ni(OH)2電極材料具有較大的潛力作為高性能的能量存儲裝置。
　?。?）通過沉淀法直接將NiS2納米粒子生長在ZnO納米纖維表面，得到的ZnO@NiS2核殼異質結構具有較高的比容量，在2mV·s-1掃速下其比電容為2170F·g-1，在200mV·s-1掃速下循環(huán)5000圈后，容量保持率為83％。以ZnO@NiS2為

4、正極、PCF為負極，組裝成全固態(tài)非對稱電容器，在功率密度為223.8W·kg-1時，其能量密度為49.7Wh·kg-1，證明其具有潛在的應用價值。
　?。?）采用簡單水熱方法將ZnCo2O4納米針直接生長在多孔碳纖維上（PCF），得到具有核殼結構的PCF@ZnCo2O4復合材料。這種獨特的結構充分利用了PCF優(yōu)良的導電性以及ZnCo2O4高比電容的特性，得到柔性、無粘合劑及導電材料的超級電容器電極。在2mV·s-1掃速下，其比容量