鈷酸銅基復(fù)合電極材料的可控制備及其超電容儲能性能的研究.pdf

1、劇烈的氣候變化和有限的化石燃料供應(yīng)刺激了研究者們?nèi)ラ_發(fā)出具有高功率和高能量密度等優(yōu)點的清潔型能量儲存器件。目前，超級電容器是廣泛受到研究者關(guān)注的儲能器件之一，主要是因為其具有較大的功率密度、優(yōu)異的循環(huán)性能以及能夠進行快速充放電等優(yōu)點。然而，超級電容器的一些電極材料由于電導率很低，在充電/放電過程中的體積會變化特別大以及較差的倍率性能，阻礙了其在實際中的應(yīng)用。為了提高超級電容器的電化學性能，許多研究人員開始著手于鉆基雙金屬氧化物（MCO2

2、O4，M=Ni，Mn，Zn，Cu等）等化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好的電極材料。本文主要是通過對改變鈷酸銅(CuCo2O4)材料的形貌和復(fù)合化設(shè)計加快電極反應(yīng)動力學來提高電極材料的超電容性能。采用水熱法、化學浴沉積法等單一或相互結(jié)合的方法成功地在泡沫鎳基底上制備了納米多孔CuCo2O4納米線和納米片、CuCo2O4@CoMoO4以及CuCo2O4@Ni(OH)2核殼復(fù)合納米材料并對其進行了超電容性能的研究。
　　為提高混合超級電容器的性能

3、(HSC)，本文采用水熱合成方法和退火處理以三維網(wǎng)狀的泡沫鎳為基底成功地制備了CuCo2O4@CoMoO4復(fù)合納米材料，以CuCo2O4納米線作為核，CoMoO4納米片垂直其表面生長，這種核殼結(jié)構(gòu)具有更大的比表面積可以增加離子擴散，提高傳輸速率。實驗結(jié)果顯示，與單一的CuCo2O4電極相比，CuCo2O4@CoMoO4復(fù)合電極表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能（在電流密度為5mA/cm2時CuCo2O4@CoMoO4復(fù)合電極的面積電容量為481μAh

4、/cm2，在電流密度為80mA/cm2時保持334μAh/cm2，而CuCo2O4電極在電流密度為5和80mA/cm2的面積電容分別為72μAh/cm2和19μAh/cm2。）和良好的循環(huán)穩(wěn)定性（CuCo2O4@CoMoO4復(fù)合電極在電流密度為20mA/cm2下經(jīng)過2000次循環(huán)后電容保持率為84％）。在這項工作中，我們將納米復(fù)合材料作為正極，活性炭作為負極組裝成混合型超級電容器。該裝置實現(xiàn)了49Wh/kg的高能量密度和良好的循環(huán)穩(wěn)定性

5、（5000次循環(huán)后具有92.7％保持率的）。
　　在本文中，通過一個簡單的方法（水熱法和電沉積）在泡沫鎳基底上制備了分層三維CuCo2O4@Ni(OH)2電池型材料用來作為超級電容器的正極。高介孔和相互連接的CuCo2O4納米薄片是裝載電活性材料Ni(OH)2納米片的理想支架，這種復(fù)合結(jié)構(gòu)大大提高了整個系統(tǒng)的儲能效率。經(jīng)過優(yōu)化性能后的CuCo2O4@Ni(OH)2復(fù)合電極在2mA/cm2下提供較高的面積容量為439mAh/cm2的