【摘 要】
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氢氧化镍是赝电容器常用的电极材料,其理论比电容较高,然而导电性较差,因而造成其倍率性能不高。多壁碳纳米管(MWCNTs)具有优良的导电性并且能够承载高的电流密度,基于此本论文采用不同方法将MWCNTs与Ni(OH)_2进行了复合,结果表明由于二者之间的协同作用而提高了Ni(OH)_2的导电性,进一步提高了Ni(OH)_2的电化学性能。主要实验结果如下:(1)原位组装Ni(OH)_2/MWCNTs纳
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氢氧化镍是赝电容器常用的电极材料,其理论比电容较高,然而导电性较差,因而造成其倍率性能不高。多壁碳纳米管(MWCNTs)具有优良的导电性并且能够承载高的电流密度,基于此本论文采用不同方法将MWCNTs与Ni(OH)2进行了复合,结果表明由于二者之间的协同作用而提高了Ni(OH)2的导电性,进一步提高了Ni(OH)2的电化学性能。主要实验结果如下:(1)原位组装Ni(OH)2/MWCNTs纳米结构:通过研磨法将不同质量比的MWCNTs与NiCl2?6H2O均匀混合,原位组装了NiCl2?6H2O/MWCNTs工作电极,NiCl2?6H2O在3 mol L-1的KOH溶液中活化后在集流体中形成了β-Ni(OH)2纳米片结构。电极在电流密度为3.2 A g-1时,比电容为2001.4 F g-1,在高电流密度为28.0 A g-1时,其比电容为429.7 F g-1。(2)Ni(OH)2/MWCNTs纳米结构的自组装:通过静电吸引的方法将Ni(OH)2与改性MWCNTs紧密结合在一起,制备出30 wt%MWCNTs/Ni(OH)2的复合纳米材料,其在低电流密度2.4 A g-1下,比电容为1568.8 F g-1,在48 A g-1的高电流密度下仍保持1052.6 F g-1,倍率性能突出;在4000次循环后,材料的比电容仍然保持其初始值的95%。(3)Ni(OH)2/MWCNTs纳米结构的原位生长:为了使MWCNTs与Ni(OH)2更好地结合,在40?C水浴下利用Ni2+吸附在改性MWCNTs表面,使Ni(OH)2原位生长于改性MWCNTs表面,形成了Ni(OH)2/MWCNTs复合物。该方法进一步简化了合成过程,提高了Ni(OH)2/MWCNTs的电化学性能,其在低电流密度2.6 A g-1时比电容为2448.9 F g-1,而在高电流密度53.4 A g-1下,其比电容仍保持在1000 F g-1以上,这表明材料具有较高的倍率性能。使用该材料为正极材料的电容器在功率密度为283.69 W kg-1时,能量密度为44.68 Wh kg-1,这说明其具有较高的性能。
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