氧化镍电极材料的醇水法合成与电化学性能研究

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超级电容器是一种储能特性介于静电电容器与电池之间的新型储能器件。氧化镍电极材料是一种有希望的超级电容器电极的候选材料。本论文采用醇水法制备出氧化镍超微细粉体,采用涂覆法制备出氧化镍电极,研究了合成工艺条件对前驱体的种类和颗粒形态的影响,分析了不同热处理温度下氧化镍粉体颗粒的性质及其与氧化镍电极的电化学性能的相关性。   通过控制合成工艺条件,采用醇水法合成出两种不同颗粒形态的前驱体粉体,研究了氧化镍粉体的醇水法制备工艺。研究结果表明,控制反应物溶液体系的加热搅拌温度,可以获得不同结构和颗粒形态的前驱体,在60℃的加热搅拌温度下获得非晶态的颗粒状Ni2(OH)2CO3·xH2O前驱体,在90℃的加热搅拌温度下获得片状的六方结构Ni(OH)2前驱体。由不同结构和颗粒形态的前驱体可合成出细小均匀的立方相氧化镍纳米晶粉体。   初步研究了不同结构和颗粒形态前驱体的形成机制。研究结果表明,反应物溶液体系加热搅拌温度的改变引起反应物体系的组成和形成前驱体的化学反应的变化,因而得到不同结构和颗粒形态的前驱体。   采用涂覆法制备出氧化镍电极,研究了不同热处理温度下氧化镍粉体颗粒的性质及其与氧化镍电极电化学性能的相关性。研究结果表明,氧化镍电极主要储能机制是法拉第准电容效应,氧化镍粉体的结晶度对电极的电化学性能具有显著影响。由颗粒状Ni2(OH)2CO3·xH2O前驱体制备的氧化镍电极材料,在5mA/cm2的放电电流密度下,其比容量可达到1180F/g。由片状Ni(OH)2前驱体制备的氧化镍电极材料,在5mA/cm2的放电电流密度下,其比容量可达到519F/g。
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