【摘 要】
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超级电容器作为一种新型储能器件,具备高功率密度的特点,但其低能量密度限制了广泛应用。通过优化材料成分和合成工艺来调控钴酸镍电极材料的纳米尺度的形貌,利用SEM、XRD和电化学工作站对材料的微观形貌、相组成和电化学性能进行表征测试,进而揭示电极材料微观形貌和电化学性能的内在联系。研究结果表明:通过研究反应原材料、保温时间、加热温度、原料浓度和尿素用量对合成材料的微观形貌和电化学性能的影响,对反应材料
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超级电容器作为一种新型储能器件,具备高功率密度的特点,但其低能量密度限制了广泛应用。通过优化材料成分和合成工艺来调控钴酸镍电极材料的纳米尺度的形貌,利用SEM、XRD和电化学工作站对材料的微观形貌、相组成和电化学性能进行表征测试,进而揭示电极材料微观形貌和电化学性能的内在联系。研究结果表明:通过研究反应原材料、保温时间、加热温度、原料浓度和尿素用量对合成材料的微观形貌和电化学性能的影响,对反应材料、加热时间、加热温度和浓度等合成条件进行正交试验以确定其影响因素大小。在最佳合成条件下制备的钴酸镍电极材料在1m A·cm-2条件下具有4651m F·cm-2的面电容。将钴酸镍电极材料组装成超级电容器后,在10m A·cm-2的条件下进行2500次充放电循环后,电容保持率达84%且功率密度能达到7506.33m W·cm-3。通过两步水热法可以合成纳米线/纳米片复合结构的NiCo2O4电极材料,与单一纳米片结构较难直接在泡沫镍表面上大量生长不同,当使用纳米线作为基体时,大量均匀分布的纳米片生长在其表面。在纳米线/纳米片复合结构NiCo2O4电极材料合成工艺的基础上,通过调整合成条件制备了纳米线/纳米线结构NiCo2O4电极材料,通过改变原始溶液的浓度改变线-线型NiCo2O4核壳结构的微观形貌,其中电化学性能最好的电极材料的微观形貌呈海胆形状。该种电极材料在电流为1m A·cm-2时具有2444m F·cm-2的面电容,在1m A·cm-2的条件下,经组装的器件在8000次充放电容量保持率能达到84%,器件的功率密度能达到75000m W·cm-3。基于两步水热合成法制备NiCo2O4/Mn O2的核壳结构材料,研究了初始浓度对材料的微观形貌和电化学性能的影响规律。在1m A·cm-2的条件下的面积比电容为1754m F·cm-2。组装成超级电容器后的器件在10m A·cm-2的电流密度条件下,在经过8000次充放电后的容量为175%,它的功率密度能达到74700m W·cm-3。
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